Thesis (Ph.D.)--University of Florida, 2004. / Typescript. Title from title page of source document. Document formatted into pages; contains 148 pages. Includes Vita. Includes bibliographical references.

Biomarker discovery and statistical modeling reveals the brain activity that supports brain function and dysfunction. Detecting abnormal brain activity is critical for developing biomarkers of disease, elucidating disease mechanisms and evolution, and ultimately improving disease course. In my thesis, we develop statistical methodology to characterize neural activity in disease from noisy electrophysiological recordings. First, we develop a modification of a classic statistical modeling approach - multivariate Granger causality - to infer coordinated activity between brain regions. Assuming the signaling dependencies vary smoothly, we propose to write the history terms in autoregressive models of the signals using a lower dimensional spline basis. This procedure requires fewer parameters than the standard approach, thus increasing the statistical power. we show that this procedure accurately estimates brain dynamics in simulations and examples of physiological recordings from a patient with pharmacoresistant epilepsy. This work provides a statistical framework to understand alternations in coordinated brain activity in disease. Second, we demonstrate that sleep spindles, thalamically-driven neural rhythms (9-15 Hz) associated with sleep-dependent learning, are a reliable biomarker for Rolandic epilepsy. Rolandic epilepsy is the most common form of childhood epilepsy and characterized by nocturnal focal epileptic discharges as well as neurocognitive deficits. We show that sleep spindle rate is reduced regionally across cortex and correlated with poor cognitive performance in epilepsy. These results provide evidence for a regional disruption to the thalamocortical circuit in Rolandic epilepsy, and a potential mechanistic explanation for the cognitive deficits observed. Finally, we develop a procedure to utilize delta rhythms (2-4 Hz), a sensitive biomarker for Angelman syndrome, as a non-invasive measure of treatment efficacy in clinical trials. Angelman syndrome is a rare neurodevelopmental disorder caused by reduced expression of the UBE3A protein. Many disease-modifying treatments are being developed to reinstate UBE3A expression. To aid in clinical trials, we propose a procedure that detects therapeutic improvements in delta power outside of the natural variability over age by developing a longitudinal natural history model of delta power. These results demonstrate the utility of biomarker discovery and statistical modeling for elucidating disease course and mechanisms with the long-term goal of improving patient outcomes.

Developmental specifics of individuals with Angelman and Prader - Willi syndrome as the basis for special educator's work The thesis deals in a complex way with the issue of two rare syndromes - Angelman and Prader- Willi syndrome. It describes the manifestations and genetic background, outlines the options for special education and rehabilitation interventions as well as selected medical and regime measures. The thesis informs about the category of rare diseases and also mentions the strategies for approach to these diseases used in the Czech Republic. It also comprises a list of organizations in the Czech Republic that deal with the Angelman and Prader - Willi syndrome and which associate parents and others interested in this topic. The end, the thesis comprises casuistry of two individuals, characteristic syndrome bearers, and conclusions of a questionnaire survey among parents. Surveys through questionnaires illustrate the specific characteristics of inidividuals that have been used to define areas of support. The goal of the thesis was to describe the possibilities for pedagogic and other interdisciplinary interventions, map the situation in the Czech Republic, and to provide more information about this issue to anyone interested.

Síndrome de Angelman (AS - MIM 105830) é causada pela ausência de função do gene UBE3A que codifica uma proteína ubiquitina - ligase (E6-AP). Esse gene é expresso bialelicamente em vários tecidos exceto no cérebro, onde a expressão é preferencialmente materna. O RNA anti-senso de UBE3A é considerado o regulador dessa expressão diferencial entre os alelos, e faz parte de um transcrito grande que só o alelo paterno é expresso devido ao imprinting genômico; no cérebro, esse transcrito se entende até a região anti-senso de UBE3A, mas nos demais tecidos o transcrito é menor e não engloba a região anti-senso. Este trabalho visa obter um modelo para estudo da AS. Células-tronco da polpa do dente (SHEDs) de pacientes com deleção do segmento 15q11-q13 ou mutação no gene UBE3A foram caracterizadas e submetidas à diferenciação neuronal. A diferenciação foi analisada através do estudo de RNA e proteínas para marcadores neuronais e, também, por testes funcionais. As SHEDs são células-tronco mesenquimais e constituem uma população heterogênea. Essas células ou algumas dessas células já expressam algumas proteínas neuronais ou de células excitáveis como nestina, β-tubulina III, MAP2 e proteína de canais dependentes de voltagem de sódio e potássio. Um ponto interessante é que as SHEDs apresentam baixa expressão do UBE3A anti-senso e a expressão do UBE3A nas células de pacientes é menor que 50% da expressão encontrada nas células de controles, que pode indicar a ocorrência de expressão preferencial materna desse gene em outros tipos celulares além de neurônios maduros. Quando induzidas à diferenciação neurogênica, a maioria das linhagens controles apresentou aumento da expressão de MAP2 e, principalmente, β-tubulina III; e a maioria das linhagens de pacientes com AS não apresentou aumento notável na expressão dessas proteínas, exceto uma linhagem de paciente que aumentou a expressão de β-tubulina III. As células induzidas à diferenciação apresentaram aumento estatisticamente significativo da condutância de sódio através de canais de sódio dependentes de voltagem. Com a análise de expressão de UBE3A e do UBE3A anti-senso é possível afirmar que a expressão deles não alterou com a diferenciação neuronal. Assim, é possível concluir que as células-tronco da polpa do dente, com o protocolo de diferenciação neurogênica, progrediram na via de diferenciação, mas a maioria das células não atingiu o estágio de maturação necessário para que ocorresse o imprinting do UBE3A ou a via de diferenciação não ia em direção a neurônios que apresentam imprinting do UBE3A. / Angelman syndrome (AS - MIN 105830) is caused by the loss of function of the maternal UBE3A gene, which encodes an ubiquitin protein ligase (E6-AP). UBE3A displays biallelic expression in most of tissues, but maternal predominant expression is observed in the brain. A RNA antisense that is paternally expressed in some regions in the brain is considered to be responsible for this tissue-specific imprinting; UBE3A antisense is part of a large transcript that starts at SNURF-SNRPN gene and is paternally expressed, and in the brain this transcript includes UBE3A antisense region however in other tissues this region is not included. The aim of the present study is to develop a new model for studying AS. Dental pulp stem cells (SHEDs) were characterized and differentiated by an already described protocol. SHEDs intrinsically express some neuronal proteins as nestin, β-tubulin III, MAP2 and voltage-gated sodium channels and potassium channels. Interestingly, SHEDs also present a low expression of UBE3A antisense, and UBE3A expression in cells from patients with AS is lower than 50% of the cells from normal control, so it is possible that preferential maternal expression of this gene might occur in some cells beyond mature neurons. After the neuronal differentiation, most control lineages and one lineage of AS patients had an increase of MAP2 and β-tubulin III expression. Two control lineages and most lineages from AS patients did not have a notable increase of expression of these proteins. Neuronal differentiated cells displayed an increase in conductance through voltage-gated sodium channels. Analysis of UBE3A and UBE3A antisense expression in SHEDs and cells induced to differentiate into neurons indicated no changes in their expression. Thus, after neuronal differentiation induction, dental pulp stem cells progressed through neuronal differentiation pathway. However, most cells did not reach the stage which UBE3A imprinting occurs or the neuronal differentiation is resulting in a cell that do not present UBE3A imprinting.

A formação continuada de profissionais de Educação e Saúde se constitui como objeto desta dissertação. Na presente pesquisa pretendi planejar, implementar e avaliar os efeitos de um programa de formação continuada de profissionais de Educação e Saúde, oferecendo instruções e orientações de uso dos recursos da Comunicação Alternativa e Ampliada (CAA), para favorecer a comunicação e aprendizagem de crianças com autismo, Asperger e Angelman. Os estudos foram realizados em uma escola regular e em uma instituição especializada, com abordagem clínica-terapêutica-educacional. O universo da pesquisa abrangeu oito profissionais: duas professoras de classes regulares de ensino, uma professora especialista (Atendimento Educacional Especializado), duas estagiárias (estudantes de Pedagogia), exercendo a função de mediadora do aluno com autismo incluído, uma professora da instituição especializada, um auxiliar da professora e uma psicóloga. Também nove crianças fizeram parte desse universo: uma criança com autismo, incluída em classe regular e oito crianças que frequentavam a instituição especializada, sendo duas com Asperger, quatro com autismo e duas com Angelman. Para responder à pergunta principal do estudo: A Comunicação Alternativa e Ampliada pode favorecer a comunicação e a aprendizagem de crianças com autismo, Asperger e Angelman?, foi necessário conhecer os profissionais, as instituições e as respectivas gestoras, bem como o corpo docente, a equipe técnica e as crianças assistidas pelos profissionais, para verificar as suas necessidades, potencialidades, interesses e limitações. Outro elemento fundamental na proposta de formação dos profissionais foram os procedimentos do ensino e da consultoria colaborativa. A pesquisa foi desenvolvida em três estudos, durante o período de julho de 2010 a abril de 2012. Foi utilizado o delineamento intrasujeitos do tipo A-B (estudo I) e A-B-C (estudos II e III) e análise qualitativa dos resultados. Os procedimentos iniciais adotados foram: aplicação de questionários para os profissionais e os responsáveis pelas crianças, entrevistas semiestruturadas com as gestoras das instituições, observações in loco, filmagens das atividades pedagógicas e anotações de campo. Com base nos questionários, entrevistas, observações e anotações foram levantadas as principais dificuldades e necessidades dos profissionais e das crianças e construídos protocolos de observação dos comportamentos destes sujeitos. Durante o desenvolvimento dos estudos foram realizadas filmagens das atividades pedagógicas e anotações de campo, bem como reuniões com os profissionais, para orientações e planejamento das atividades pedagógicas adaptadas a serem desenvolvidas com as crianças, bem como materiais e recursos da CAA. Os resultados apontaram à presença de algumas modificações nos comportamentos dos profissionais e nos comportamentos das crianças. Revelaram ainda, que este trabalho proporcionou aos profissionais a oportunidade de reverem as suas atuações e as suas crenças, com relação à inclusão de crianças com autismo, Asperger e Angelman em ambientes não protegidos. Foi possível verificar as contribuições dos procedimentos e dos recursos da CAA, para favorecer a comunicação, a autorregulação e a aprendizagem dessas crianças e o quanto os procedimentos do ensino e da consultoria colaborativa se apresentam como promissores para o desenvolvimento dos profissionais. / A formação continuada de profissionais de Educação e Saúde se constitui como objeto desta dissertação. Na presente pesquisa pretendi planejar, implementar e avaliar os efeitos de um programa de formação continuada de profissionais de Educação e Saúde, oferecendo instruções e orientações de uso dos recursos da Comunicação Alternativa e Ampliada (CAA), para favorecer a comunicação e aprendizagem de crianças com autismo, Asperger e Angelman. Os estudos foram realizados em uma escola regular e em uma instituição especializada, com abordagem clínica-terapêutica-educacional. O universo da pesquisa abrangeu oito profissionais: duas professoras de classes regulares de ensino, uma professora especialista (Atendimento Educacional Especializado), duas estagiárias (estudantes de Pedagogia), exercendo a função de mediadora do aluno com autismo incluído, uma professora da instituição especializada, um auxiliar da professora e uma psicóloga. Também nove crianças fizeram parte desse universo: uma criança com autismo, incluída em classe regular e oito crianças que frequentavam a instituição especializada, sendo duas com Asperger, quatro com autismo e duas com Angelman. Para responder à pergunta principal do estudo: A Comunicação Alternativa e Ampliada pode favorecer a comunicação e a aprendizagem de crianças com autismo, Asperger e Angelman?, foi necessário conhecer os profissionais, as instituições e as respectivas gestoras, bem como o corpo docente, a equipe técnica e as crianças assistidas pelos profissionais, para verificar as suas necessidades, potencialidades, interesses e limitações. Outro elemento fundamental na proposta de formação dos profissionais foram os procedimentos do ensino e da consultoria colaborativa. A pesquisa foi desenvolvida em três estudos, durante o período de julho de 2010 a abril de 2012. Foi utilizado o delineamento intrasujeitos do tipo A-B (estudo I) e A-B-C (estudos II e III) e análise qualitativa dos resultados. Os procedimentos iniciais adotados foram: aplicação de questionários para os profissionais e os responsáveis pelas crianças, entrevistas semiestruturadas com as gestoras das instituições, observações in loco, filmagens das atividades pedagógicas e anotações de campo. Com base nos questionários, entrevistas, observações e anotações foram levantadas as principais dificuldades e necessidades dos profissionais e das crianças e construídos protocolos de observação dos comportamentos destes sujeitos. Durante o desenvolvimento dos estudos foram realizadas filmagens das atividades pedagógicas e anotações de campo, bem como reuniões com os profissionais, para orientações e planejamento das atividades pedagógicas adaptadas a serem desenvolvidas com as crianças, bem como materiais e recursos da CAA. Os resultados apontaram à presença de algumas modificações nos comportamentos dos profissionais e nos comportamentos das crianças. Revelaram ainda, que este trabalho proporcionou aos profissionais a oportunidade de reverem as suas atuações e as suas crenças, com relação à inclusão de crianças com autismo, Asperger e Angelman em ambientes não protegidos. Foi possível verificar as contribuições dos procedimentos e dos recursos da CAA, para favorecer a comunicação, a autorregulação e a aprendizagem dessas crianças e o quanto os procedimentos do ensino e da consultoria colaborativa se apresentam como promissores para o desenvolvimento dos profissionais.

A formação continuada de profissionais de Educação e Saúde se constitui como objeto desta dissertação. Na presente pesquisa pretendi planejar, implementar e avaliar os efeitos de um programa de formação continuada de profissionais de Educação e Saúde, oferecendo instruções e orientações de uso dos recursos da Comunicação Alternativa e Ampliada (CAA), para favorecer a comunicação e aprendizagem de crianças com autismo, Asperger e Angelman. Os estudos foram realizados em uma escola regular e em uma instituição especializada, com abordagem clínica-terapêutica-educacional. O universo da pesquisa abrangeu oito profissionais: duas professoras de classes regulares de ensino, uma professora especialista (Atendimento Educacional Especializado), duas estagiárias (estudantes de Pedagogia), exercendo a função de mediadora do aluno com autismo incluído, uma professora da instituição especializada, um auxiliar da professora e uma psicóloga. Também nove crianças fizeram parte desse universo: uma criança com autismo, incluída em classe regular e oito crianças que frequentavam a instituição especializada, sendo duas com Asperger, quatro com autismo e duas com Angelman. Para responder à pergunta principal do estudo: A Comunicação Alternativa e Ampliada pode favorecer a comunicação e a aprendizagem de crianças com autismo, Asperger e Angelman?, foi necessário conhecer os profissionais, as instituições e as respectivas gestoras, bem como o corpo docente, a equipe técnica e as crianças assistidas pelos profissionais, para verificar as suas necessidades, potencialidades, interesses e limitações. Outro elemento fundamental na proposta de formação dos profissionais foram os procedimentos do ensino e da consultoria colaborativa. A pesquisa foi desenvolvida em três estudos, durante o período de julho de 2010 a abril de 2012. Foi utilizado o delineamento intrasujeitos do tipo A-B (estudo I) e A-B-C (estudos II e III) e análise qualitativa dos resultados. Os procedimentos iniciais adotados foram: aplicação de questionários para os profissionais e os responsáveis pelas crianças, entrevistas semiestruturadas com as gestoras das instituições, observações in loco, filmagens das atividades pedagógicas e anotações de campo. Com base nos questionários, entrevistas, observações e anotações foram levantadas as principais dificuldades e necessidades dos profissionais e das crianças e construídos protocolos de observação dos comportamentos destes sujeitos. Durante o desenvolvimento dos estudos foram realizadas filmagens das atividades pedagógicas e anotações de campo, bem como reuniões com os profissionais, para orientações e planejamento das atividades pedagógicas adaptadas a serem desenvolvidas com as crianças, bem como materiais e recursos da CAA. Os resultados apontaram à presença de algumas modificações nos comportamentos dos profissionais e nos comportamentos das crianças. Revelaram ainda, que este trabalho proporcionou aos profissionais a oportunidade de reverem as suas atuações e as suas crenças, com relação à inclusão de crianças com autismo, Asperger e Angelman em ambientes não protegidos. Foi possível verificar as contribuições dos procedimentos e dos recursos da CAA, para favorecer a comunicação, a autorregulação e a aprendizagem dessas crianças e o quanto os procedimentos do ensino e da consultoria colaborativa se apresentam como promissores para o desenvolvimento dos profissionais. / A formação continuada de profissionais de Educação e Saúde se constitui como objeto desta dissertação. Na presente pesquisa pretendi planejar, implementar e avaliar os efeitos de um programa de formação continuada de profissionais de Educação e Saúde, oferecendo instruções e orientações de uso dos recursos da Comunicação Alternativa e Ampliada (CAA), para favorecer a comunicação e aprendizagem de crianças com autismo, Asperger e Angelman. Os estudos foram realizados em uma escola regular e em uma instituição especializada, com abordagem clínica-terapêutica-educacional. O universo da pesquisa abrangeu oito profissionais: duas professoras de classes regulares de ensino, uma professora especialista (Atendimento Educacional Especializado), duas estagiárias (estudantes de Pedagogia), exercendo a função de mediadora do aluno com autismo incluído, uma professora da instituição especializada, um auxiliar da professora e uma psicóloga. Também nove crianças fizeram parte desse universo: uma criança com autismo, incluída em classe regular e oito crianças que frequentavam a instituição especializada, sendo duas com Asperger, quatro com autismo e duas com Angelman. Para responder à pergunta principal do estudo: A Comunicação Alternativa e Ampliada pode favorecer a comunicação e a aprendizagem de crianças com autismo, Asperger e Angelman?, foi necessário conhecer os profissionais, as instituições e as respectivas gestoras, bem como o corpo docente, a equipe técnica e as crianças assistidas pelos profissionais, para verificar as suas necessidades, potencialidades, interesses e limitações. Outro elemento fundamental na proposta de formação dos profissionais foram os procedimentos do ensino e da consultoria colaborativa. A pesquisa foi desenvolvida em três estudos, durante o período de julho de 2010 a abril de 2012. Foi utilizado o delineamento intrasujeitos do tipo A-B (estudo I) e A-B-C (estudos II e III) e análise qualitativa dos resultados. Os procedimentos iniciais adotados foram: aplicação de questionários para os profissionais e os responsáveis pelas crianças, entrevistas semiestruturadas com as gestoras das instituições, observações in loco, filmagens das atividades pedagógicas e anotações de campo. Com base nos questionários, entrevistas, observações e anotações foram levantadas as principais dificuldades e necessidades dos profissionais e das crianças e construídos protocolos de observação dos comportamentos destes sujeitos. Durante o desenvolvimento dos estudos foram realizadas filmagens das atividades pedagógicas e anotações de campo, bem como reuniões com os profissionais, para orientações e planejamento das atividades pedagógicas adaptadas a serem desenvolvidas com as crianças, bem como materiais e recursos da CAA. Os resultados apontaram à presença de algumas modificações nos comportamentos dos profissionais e nos comportamentos das crianças. Revelaram ainda, que este trabalho proporcionou aos profissionais a oportunidade de reverem as suas atuações e as suas crenças, com relação à inclusão de crianças com autismo, Asperger e Angelman em ambientes não protegidos. Foi possível verificar as contribuições dos procedimentos e dos recursos da CAA, para favorecer a comunicação, a autorregulação e a aprendizagem dessas crianças e o quanto os procedimentos do ensino e da consultoria colaborativa se apresentam como promissores para o desenvolvimento dos profissionais.

Síndrome de Angelman (AS - MIM 105830) é causada pela ausência de função do gene UBE3A que codifica uma proteína ubiquitina - ligase (E6-AP). Esse gene é expresso bialelicamente em vários tecidos exceto no cérebro, onde a expressão é preferencialmente materna. O RNA anti-senso de UBE3A é considerado o regulador dessa expressão diferencial entre os alelos, e faz parte de um transcrito grande que só o alelo paterno é expresso devido ao imprinting genômico; no cérebro, esse transcrito se entende até a região anti-senso de UBE3A, mas nos demais tecidos o transcrito é menor e não engloba a região anti-senso. Este trabalho visa obter um modelo para estudo da AS. Células-tronco da polpa do dente (SHEDs) de pacientes com deleção do segmento 15q11-q13 ou mutação no gene UBE3A foram caracterizadas e submetidas à diferenciação neuronal. A diferenciação foi analisada através do estudo de RNA e proteínas para marcadores neuronais e, também, por testes funcionais. As SHEDs são células-tronco mesenquimais e constituem uma população heterogênea. Essas células ou algumas dessas células já expressam algumas proteínas neuronais ou de células excitáveis como nestina, β-tubulina III, MAP2 e proteína de canais dependentes de voltagem de sódio e potássio. Um ponto interessante é que as SHEDs apresentam baixa expressão do UBE3A anti-senso e a expressão do UBE3A nas células de pacientes é menor que 50% da expressão encontrada nas células de controles, que pode indicar a ocorrência de expressão preferencial materna desse gene em outros tipos celulares além de neurônios maduros. Quando induzidas à diferenciação neurogênica, a maioria das linhagens controles apresentou aumento da expressão de MAP2 e, principalmente, β-tubulina III; e a maioria das linhagens de pacientes com AS não apresentou aumento notável na expressão dessas proteínas, exceto uma linhagem de paciente que aumentou a expressão de β-tubulina III. As células induzidas à diferenciação apresentaram aumento estatisticamente significativo da condutância de sódio através de canais de sódio dependentes de voltagem. Com a análise de expressão de UBE3A e do UBE3A anti-senso é possível afirmar que a expressão deles não alterou com a diferenciação neuronal. Assim, é possível concluir que as células-tronco da polpa do dente, com o protocolo de diferenciação neurogênica, progrediram na via de diferenciação, mas a maioria das células não atingiu o estágio de maturação necessário para que ocorresse o imprinting do UBE3A ou a via de diferenciação não ia em direção a neurônios que apresentam imprinting do UBE3A. / Angelman syndrome (AS - MIN 105830) is caused by the loss of function of the maternal UBE3A gene, which encodes an ubiquitin protein ligase (E6-AP). UBE3A displays biallelic expression in most of tissues, but maternal predominant expression is observed in the brain. A RNA antisense that is paternally expressed in some regions in the brain is considered to be responsible for this tissue-specific imprinting; UBE3A antisense is part of a large transcript that starts at SNURF-SNRPN gene and is paternally expressed, and in the brain this transcript includes UBE3A antisense region however in other tissues this region is not included. The aim of the present study is to develop a new model for studying AS. Dental pulp stem cells (SHEDs) were characterized and differentiated by an already described protocol. SHEDs intrinsically express some neuronal proteins as nestin, β-tubulin III, MAP2 and voltage-gated sodium channels and potassium channels. Interestingly, SHEDs also present a low expression of UBE3A antisense, and UBE3A expression in cells from patients with AS is lower than 50% of the cells from normal control, so it is possible that preferential maternal expression of this gene might occur in some cells beyond mature neurons. After the neuronal differentiation, most control lineages and one lineage of AS patients had an increase of MAP2 and β-tubulin III expression. Two control lineages and most lineages from AS patients did not have a notable increase of expression of these proteins. Neuronal differentiated cells displayed an increase in conductance through voltage-gated sodium channels. Analysis of UBE3A and UBE3A antisense expression in SHEDs and cells induced to differentiate into neurons indicated no changes in their expression. Thus, after neuronal differentiation induction, dental pulp stem cells progressed through neuronal differentiation pathway. However, most cells did not reach the stage which UBE3A imprinting occurs or the neuronal differentiation is resulting in a cell that do not present UBE3A imprinting.

Ddi1-like protein family has been recently raised into the spotlight by the scientific community due to its important roles in cellular homeostasis maintenance. It represents a specific group among shuttling proteins of the ubiquitin-proteasome system. When compared to other shuttles, Ddi1-like protein family members harbor a unique retroviral-protease like domain besides the conventional ubiquitin-like (UBL) domain and domains interacting with ubiquitin. In addition, a helical domain of Ddi (HDD) has been recently found in most of the orthologs. In this thesis, I focus on characterization of several members of Ddi1-like protein family, both on molecular level using NMR and in model mouse strains via a variety of biological methods. Solution structure of the UBL domain of Ddi1p of S. cerevisiae was solved and its characteristics were compared to those of the UBL domain of its human ortholog. Furthermore, we show that human DDI2 specifically binds to ubiquitin with its terminal domains, both the UBL and the UIM; however, with very low affinity in contrast to binding properties of its yeast counterpart. Our study also show that hDDI2 does not form a head-to-tail homodimer. Based on our structural studies, we hypothesize that human DDI2 might have evolved a different function compared to its yeast...