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Submitted by LETICIA SAMPAIO DE OLIVEIRA null (leticiaoliveira.fono@gmail.com) on 2018-04-03T00:30:19Z No. of bitstreams: 1 VERSÃO FINAL LETICIA02.04corrigidoAna.pdf: 2556490 bytes, checksum: e05d6bcf4061674f653b1dfb15b7474b (MD5) / Approved for entry into archive by Satie Tagara (satie@marilia.unesp.br) on 2018-04-03T14:21:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 oliveira_ls_me_mar.pdf: 2556490 bytes, checksum: e05d6bcf4061674f653b1dfb15b7474b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-03T14:21:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 oliveira_ls_me_mar.pdf: 2556490 bytes, checksum: e05d6bcf4061674f653b1dfb15b7474b (MD5) Previous issue date: 2018-03-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Introdução: Os dois primeiros anos de vida de um indivíduo são os mais significativos para o desenvolvimento de habilidades auditivas e de linguagem. A neuroplasticidade durante esse período é máxima e o córtex mais responsivo, podendo realizar mais reorganizações neurais. Porém, caso o indivíduo sofra algum tipo de privação sensorial, oriunda de perdas auditivas sensorioneurais ou condutivas, durante a infância, o desenvolvimento das estruturas da via auditiva periférica e central será afetado, e trará consequências para o processamento binaural. O BIC pode trazer evidências em relação à binauralidade, pois a resposta evocada por um estímulo bilateral gera respostas mais específicas em relação ás estruturas responsáveis pelo processamento binaural, tornando sua análise mais confiável. Objetivo: Caracterizar as respostas auditivas corticais do Potencial Evocado Auditivo Cortical com estímulos de fala por estimulação monoaural e bilateral e analisar o BIC em neonatos e crianças sem e com histórico de otite de repetição. Metodologia: A pesquisa foi desenvolvida no Setor de Audiologia do Centro de Estudos da Educação e da Saúde (CEES), da Faculdade de Filosofia e Ciências, Universidade Estadual Paulista (UNESP), Campus de Marília, São Paulo. Foram selecionados sujeitos de zero a oito anos e 11 meses, em boas condições de saúde geral, de ambos os gêneros, divididos em grupo um (normalidade) e grupo dois (histórico de infecção auditiva), e entre eles divididos em subgrupos a partir da faixa etária. O procedimento de coleta foi o PEAC com estímulo de fala /ba/-/da/ em paradigma oddball. O resultado do complexo de ondas P1-N1-P2-N2-P3 foi avaliado pela pesquisadora e dois juízes experientes na área de eletrofisiologia. Foi realizado o cálculo aritmético dos 512 pontos da onda a fim de obter a grande média das ondas dos sujeitos de ambos os grupos. Foram realizados os testes estatísticos: Shapiro-wilk e Ancova de Medidas Repetidas Mista para analisar o efeito do grupo, da condição e da interação (grupo VS condição) controlando o efeito da co-variável idade e sexo. Resultados: Houve diferença significativa entre os grupos para todos os valores de latência, sendo que para as latências dos potenciais P1, N1, P2 e N2 as diferenças entre os grupos ocorreram nas três condições analisadas (OE, OD e binaural), demonstrando influência da privação sensorial. Para a latência do potencial P3 foi observado diferença entre os grupos somente para a OD e binaural. Não houve diferenças significativas em relação às amplitudes das ondas. Conclusão: Existem diferenças no PEAC com estímulos de fala e no componente de interação binaural de crianças com e sem privação sensorial. / Introduction: The first two years of an individual's life are the most significant for the development of auditory and language skills. Neuroplasticity during this period is maximal and the cortex more responsive, being able to perform more neural reorganizations. However, if the individual experiences some kind of sensory deprivation, due to sensorineural or conductive hearing loss, during childhood, the development of peripheral and central auditory pathway structures will be affected, and will have consequences for binaural processing. The BIC can bring evidence regarding binaurality, since the response evoked by a bilateral stimulus generates morespecific responses to the structures responsible for binaural processing, making its analysis more reliable. Objective: To characterize the development of monaural and binaural auditory function in infants and children with and without history of sensory deprivation through Cortical Auditory Evoked Potential (CAEP). Methodology: The research was developed in the Audiology Sector of the “Centro de Estudos em Educação e Saúde” (CEES), Faculty of Philosophy and Sciences, State University of São Paulo (UNESP),Campus of Marília, São PauloState. Subjects from 0 to 8 years and 11 months, in good general health, were selected from both genders, divided into group 1 (normality) and group 2 (history of auditory infection), and divided into subgroups from age group.The collection procedure was the CAEP with speech stimulus /ba / -/da/ in the oddball paradigm. The results of the P1-N1-P2-N2-P3 wave complex were evaluated by the researcher and two experienced judges in the field of electrophysiology. The arithmetic calculation of the 512 wave points was performed in order to obtain the large wave mean of the subjects of both groups. Statistical tests were performed: Shapiro-wilk and Ancova of Mixed Repeated Measures to analyze the effect of group, condition and interaction (group vs. condition) controlling the effect of co-variable age and sex. Results: There was a significant difference between the groups for all latency values, and for the latencies of the potential P1, N1, P2 and N2 the differences between the groups occurred in the three analyzed conditions (OE, OD and binaural) demonstrating the influence of sensorial deprivation. For the latency of the P3 potential, there was a difference between the groups only for the OD and binaural. There were no significant differences in relation to the wave amplitudes. Conclusion:There are differences in the binaural auditory development of children with and without sensory deprivation ascertained by the results of the CAEP with speech stimulus.

Osteoporosis is an age-related skeletal disease characterised by an increased incidence of fragility fractures. In this thesis I develop a new technique capable of measuring the thickness of the previously unmeasured endocortical region, and providing an improved measure of the cortical bone mineral density (cBMD) from in-vivo clinical CT scans. These features are of interest as both have been linked to fracture risk. \\ The new technique is developed within the cortical bone mapping (CBM) framework so that it provides localised architectural measurements over a bone's surface. Its performance is assessed using simulated QCT data from three simulated phantoms with differing bone architecture, and two paired datasets of ex-vivo QCT and HR-pQCT scans across the proximal femur and the lumbar spine. The simulated data allows for inaccuracies in CBM measurements caused by beam hardening effects to be considered for the first time: I show that beam hardening leads to an underestimation in cortical thickness and an overestimation in trabecular BMD and that these inaccuracies can be reduced through adjustments to the CBM optimisation process. \\ A new technique of analysing HR-pQCT scans is also developed, for the validation of the new CBM method. It was used in place of other established HR-pQCT techniques for its ability to provide localised measurements of the endocortical region. A comparison with the well known full-width half-maximum (FWHM) method shows that it is less susceptible to errors caused by beam hardening. It also measures the mean cBMD, which has a greater clinical relevance than the peak cBMD measured by the FWHM method as it includes the impact of porosity. I demonstrate that the endocortical thickness can be measured to an accuracy of \(-0.15\pm0.71\thinspace\mathrm{mm}\), and that local cBMD measurements are possible down to \(300\thinspace\mathrm{mg/cm}^3\) from QCT scans over the proximal femur. I also validate CBM methods over the vertebrae for the first time and demonstrate that the cortical thickness and endocortical thickness can be measured with accuracies of \(0.10\pm0.30\thinspace\mathrm{mm}\) and \(-0.20\pm0.53\thinspace\mathrm{mm}\). \\ Two clinical trials involving Teriparatide are used to demonstrate that the new CBM method is able to detect significant regional changes in the dense cortical and endocortical bone over the proximal femur and lumbar spine, which can be attributed to changes in intracortical remodelling and endosteal apposition. The analysis of a cross-sectional fracture discrimination trial shows that fracture incidence is associated with significant decreases in endocortical thickness over specific regions.

Dans le cadre de la prédiction du risque fracturaire associée à diverses pathologies, comme l'ostéoporose, cette étude vise à une meilleure compréhension du comportement mécanique de l'os cortical humain, notamment à l'échelle de la microstructure, et, en particulier, du processus biologique de remodelage osseux. Ce phénomène permet, en effet, le renouvellement continuel de la microstructure au cours du temps et contribue ainsi à une diminution de l'endommagement de l'os et, par conséquent, des risques de fracture. Les facteurs déterminants et les conséquences sur les champs mécaniques locaux au sein de la microstructure sont ici recherchés. Une approche couplée, expérimentale et numérique, est proposée. Huit spécimens de fémurs humains, de sexes féminins, âgés de 74 à 101 ans sont analysés. L'analyse expérimentale est réalisée à différentes échelles. A l'échelle macroscopique, le module de Young et les paramètres à la rupture sont déterminés via des essais de compression et les relations potentielles avec les caractéristiques morphométriques, que sont l'âge, la porosité et la densité minérale, sont évaluées. L'analyse de l'évolution des champs de déformations locaux au cours de ces essais de compression et des essais de nanoindentation permet d'accéder à des échelles plus fines (micro- et nanoscopique) afin d'apprécier l'hétérogénéité de la microstructure. On s'intéresse plus particulièrement à l'endommagement de l'os et à l'étape d'initiation de microfissures ainsi qu'à l'hétérogénéité du module de Young. Macroscopiquement, le paramètre le plus influent semble être la porosité. Microscopiquement, les paramètres mécaniques recueillis, notamment les valeurs de déformations pour lesquelles l'os commence à se fissurer, sont intégrés dans les simulations numériques. Un scénario simplifié du remodelage osseux est alors mis en place au sein des microstructures étudiées expérimentalement et, par ailleurs, supposées endommageables. Une loi d'évolution de l'endommagement est introduite et fait l'objet d'un travail d'homogénéisation temporelle afin de considérer l'endommagement par fatigue. Les facteurs d'activation du remodelage et l'évolution des champs mécaniques au cours du processus sont, en particulier, étudiés. L'interaction du phénomène biologique et du comportement mécanique, à l'échelle de l'ostéon, est ainsi mise en évidence. / The understanding of the cortical bone remodelling process at the microscopic scale is essential in the prediction of the risk of fracture. Indeed, bone remodelling allows the perpetual regeneration of damage or old bone. The determining factors as well as the consequences of the phenomenon on the mechanical parameters of the microstructure are assessed. An experimental and numerical approach is proposed. Eight femurs from old women are analysed. Experiments are achieved at different scales. At the macroscopical scale, the Young modulus and the fracture parameters are estimated through compression testing and their eventual relations with the morphometrical characteristics (age, porosity and mineral density) are checked. Analyses of the local deformation evolution and of nanoindentation tests give access to the micro- and nanoscales and reveal the bone heterogeneity. Bone damage, especially the stage of microcracks initiation and the heterogeneity of the Young modulus as well as the mineral density are assessed. Macroscopically, porosity is determining. Microscopically, the mechanical values ob- tained, particularly the deformation value at the stage of microcracks initiation, are implemented in the numerical simulation. A bone remodelling scenario is carried out in the former experimental microstructures, supposed damageable. A damage evolution law is set and is improved by taking into account the fatigue damage through a time homogenization method. The factors of remodelling activation and the mechanical parameters evolution during the remodelling process are investigated. Eventually, the interaction between the biological phenomenon and the mechanical behaviour, at the osteon scale, is revealed.

Este trabalho teve como objetivo estudar um caso específico de epilepsia refratária causada por uma má formação no tecido cerebral, denominada displasia cortical focal (DCF). Por ser uma má formação no cérebro, suas consequências aparecem desde a infância, em que ela, a DCF, é a principal causadora das epilepsias de caso refratário. O mapeamento da região com DCF geralmente é feito por meio de imagens de ressonância magnética em conjunto com outras técnicas, como, por exemplo, o PET (positron emission tomography), o EEG (eletroencefalograma) intracraniano, entre outras. Contudo, por serem técnicas muito caras, de difícil realização ou muito invasivas, e por sabermos que as regiões displásicas possuem uma rigidez diferente da do restante do cérebro, foi proposto nesta dissertação o estudo desses casos utilizando uma técnica barata, simples, não invasiva e sensível à rigidez tecidual, a elastografia por ultrassom, na qual, para causar a deformação do tecido cerebral, foram usadas próprias artérias internas do cérebro. Para tal estudo, criamos um algoritmo de processamento de dados com uma interface gráfica GUI (graphical user interface) capaz de mudar os parâmetros de processamento e ver seus resultados em tempo real. Em seguida, esse algoritmo foi estudado em um ambiente controlado em material mimetizador de tecido biológico (phantom), no qual construímos um bloco de 10 x 10 x 12cm3, preenchido com material que mimetiza as propriedades mecânicas e acústicas do tecido mole e inserimos nele uma bexiga canudo preenchida com um uido simulador de sangue e uma inclusão mais rígida do que a base do material, posicionada acima do canudo. Foi utilizado, também, um acionador mecânico pulsátil para simular a pulsação mecânica equivalente à pulsação sanguínea da artéria cerebral. Foram feitas imagens elastográcas e de velocidade utilizando somente a deformação causada pelo deslocamento da bexiga, no interior do phantom, e, através de uma transformada de Fourier, foi calculado o período de pulsação da bexiga. Vimos que as imagens elastográcas e de velocidade foram capazes de localizar a inclusão, e o processamento temporal pode nos mostrar com precisão a frequência de pulsação da bexiga canudo. Finalizada essa etapa laboratorial, zemos o mesmo procedimento, porém in vivo, para dois casos: um com DCF tipo III-B, no qual não enxergávamos nada no modo B; e outro com tipo II-B, no qual foi observado uma diferença de impedância mecânica pelo modo B. As imagens foram coletadas durante o procedimento cirúrgico pelo próprio cirurgião usando um transdutor microconvexo acoplado a uma plataforma de ultrassom, modelo Sonix RP, e processadas num segundo momento. Vimos, no primeiro caso, pelas imagens elastográcas, as regiões mais rígidas, supostamente displásicas, que não estavam aparecendo no modo B e, no segundo caso, uma região maior do que a apresentada no modo B. Nossos resultados das medidas de frequência da pulsação arterial, para ambas as situações, 61; 5BPM e 91BPM, caram bastante próximos do valor medido com o eletrocardiograma durante a coleta do sinal, 65BPM e 94BPM, respectivamente. Por meio dos resultados da análise histológica, pudemos conrmar que o que estávamos enxergando com nosso programa era realmente uma região displásica. Dessa forma, concluímos que nosso algoritmo funcionou bem para esses casos clínicos. / The mainly goal of this work was to study a specic case of refractory epilepsy generated by a malformation in the brain tissue, called focal cortical dysplasia (FCD). Due the fact it is a brain malformation its eects show up since the childhood where it is the principal epilepsy generator. The mapping of this region is usually made by magnetic resonance images with another technique, such as, for instance, the PET (position emition tomography), the EEG (electrocardiogram), and others. However, for the fact that these techniques are expensive, dicult to perform or invasive, and knowing that the dysplastic regions are stier than the regular brain tissue, it was proposed in this dissertation the use of ultrasound elastography as a cheaper, simpler and noninvasive image modality capable to detect dierences in the tissue stiness of the FCD region. To generate the strain in the brain tissue it was used the pulsation of the local arteries. To achieve our goal, we created a data processing algorithm in MATLAB with a graphic user interface (GUI) capable to change the processing parameters to see its results in real time. This algorithm was tested in phantom using a block of tissue mimicking material (10 x 10 x 12 cm3). A balloon of latex led with a blood mimicking uid was immersed in the middle of the phantom and a cylindrical inclusion of 1 cm of diameter was immersed above the balloon. The bulb of the balloon was keep outside of the phantom to be mechanically pressured by a dedicated magnetic actuator, simulating the mechanical pulsation of the brain arteries. The velocity and elastography images were studied using just the strain caused by the displacement of the wall of the balloon tube inside the phantom. The period of pulsation was precisely calculated from these images. After that, we did the same procedure in two in vivo cases: one with FCD type III-B; and the other with FCD type II-B. All our intraoperative images were acquired for the surgeons using a micro convex transducer linked to an Ultrasound platform (Sonix RP) and, then, processed o-line. In the B mode scanning we didnât see any formation inside the brain for the rst case, and for the second, we did. In the elastographic images we saw a clearly stiffer region in the rst case that was invisible in the B mode; and for the second case, we saw a bigger stiffer region than we saw in the B mode imaging too. And for both results, the arteria pulsation frequency, 61.5 BPM and 91 BPM, were veryclose to the measured value collected in the electrocardiogram during the surgery, 65 BPM and 94 BPM, respectively. Analyzing the histological results we could conrm that what we were showing in our elastographic images were FCD, indeed. Thereby we concluded that our algorithm had worked in these clinical data.

The human brain changes in a complex and heterogeneous way throughout life, the normal aging process is associated to significant alterations in the axonal connections. In this study, we evaluated the age-related changes in physical parameters associated with the brain white and gray matter integrity in healthy subjects, as well as the possible correlation between them in specific tracts. Structural images (1 mm isotropic) and diffusion weighted images (2 mm isotropic, b = 1000 s /mm2) of 158 healthy individuals aged between 18 and 83 years were retrospectively collected at the Clinics Hospital of Ribeirao Preto, after their acquisition in a 3T MR scanner. From the structural images, the cortical thickness was estimated and the age effect was evaluated in several regions based on the Atlas of Destrieux. The diffusion-weighted images were processed to characterize the intravoxel diffusion using two models: diffusion tensor (DT) and constrained spherical deconvolution (CSD). Fractional anisotropy (FA) and apparent density of fiber (AFD) maps were estimated and used in statistical group analysis between the three groups separated by age. The most relevant brain tracts were segmented by three procedures: manually, automatically with a specific tool and based on automatic segmented cortical regions. Physical parameters of diffusion (anisotropy and diffusivities) were evaluated in the segmented tracts to determine the age-related changes. The connectome analysis based on two cortical parcellations was performed to evaluate the age effect on characteristic structural brain network parameters. The tract-cortical relationship was evaluated considering the anisotropy of each tract and the thickness of the cortical areas at the end of the corresponding tract. Further analysis was performed to evaluate a possible association of structural and functional connectivity in the corpus callosum (CC). There was significant cortical thinning in 88.5% of the regions during life (p <0.05, corrected for multiple comparisons); the frontal region was the most affected in the initial aging (after 40 years), and the occipital and temporal regions in the elderly (after 60 years). Similarly, the group analysis demonstrated a global pattern of reduction of FA and AFD in the white matter, with a higher rate of degradation of integrity from the sixth decade of life. The manual selection of tracts from the DT model proved to be the most reliable methodology in the precise definition of the tracts for our data. Following this methodology, analysis of anisotropy and diffusion parameters also indicated degeneration of white matter in normal aging in all studied brain tracts and corroborated to the antero-posterior gradient of degeneration in the CC. Fornix was the most affected tract bilaterally, with a 3.5% reduction and an increase of 4% per decade in these parameters, respectively; followed by CC. In the evaluation of the age effect on the connectome estimates, regardless of diffusion model and cortical atlas, there was a decrease in global efficiency, number of connections and local efficiency with aging, mainly in the prefrontal, temporal and parietal and its connections. In the tract-cortical analysis, cortical regions connected by tracts demonstrated similar thinning patterns for the majority of tracts, and a significant relation between mean cortical thinning rate and FA/MD alteration rates were found. In all evaluated tracts, age was the main effect controlling diffusion parameters alterations; there were no direct correlations with cortical thickness for the majority of tracts. Only for the fornix, the values of FA and MD showed significant correlation with the cortical thickness of the subcallosal gyrus in both hemispheres during aging (p <0.05 corrected). For the other tracts, CC, Inferior Longitudinal Fasciculus, Uncinated Fasciculus, Inferior Fronto-occipital Fasciculus, Corticospinal Tract, Cingulum and Arcuate Fasciculus, age was the main effect controlling alterations in the parameters, but there were no direct correlations between FA and MD and cortical thickness during the aging process. / O cérebro humano muda de forma complexa e heterogênea ao longo da vida, o processo de envelhecimento normal tem associado significativas alterações nas conexões axonais. Neste estudo, avaliamos as mudanças relacionadas à idade em parâmetros físicos associados à integridade das substâncias branca e cinzenta cerebral em sujeitos saudáveis, assim como a possivel correlação entre eles em tratos específicos. Imagens estruturais (1 mm isotrópica) e imagens ponderadas em difusão (2 mm isotrópica e b=1000 s/mm2) de 158 indivíduos saudáveis entre 18 a 83 anos foram coletadas retrospectivamente no Hospital das Clinícas de Ribeirão Preto, após sua aquisição em aparelho de ressonância magnética de 3 Teslas. A partir das imagens estruturais, a espessura cortical foi estimada e o efeito de idade nela foi avaliado em diversas regiões tomando com base o atlas de Destrieux. As imagens ponderadas em difusão foram processadas para caracterizar a difusão intravoxel utilizando dois modelos: tensor de difusão (DT) e deconvolução esférica restrita (CSD). Mapas de anisotropia fracionada (FA) e densidade aparente da fibra (AFD) foram estimados e usados em analise estatistica de três grupos separados por faixa etária. Os tratos cerebrais mais relevantes foram segmentados por tres procedimentos: manualmente, automaticamente com uma ferramenta especifica e com base em regiões corticais automaticante segmentadas. Parâmetros físicos de difusão (anisotropia e difusibilide) foram avaliados nos tratos segmentados para determinar as alterações relacionadas à idade. A análise de conectoma baseada em dois parcelamentos corticais foi realizada para avaliar também o efeito da idade em parâmetros caracteristicos da rede estrutural cerebral. A relação trato-cortical foi avaliada considerando a anisotropia de cada trato e as espessuras das áreas corticais nas extremidades do trato correspondente. Uma análise adicional foi realizada para avaliar uma possivel associação de onetividades estrutural e funcional no corpo caloso (CC). Houve afinamento cortical significativo em 88,5% das regiões durante a vida (p <0,05, corrigido); a região frontal foi a mais afetada no envelhecimento inicial (após 40 anos), e as regiões occipital e temporal nos idosos (após 60 anos). Similarmente, a análise de grupo demonstrou um padrão global de redução de FA e AFD na substância branca, com uma maior taxa de degradação de integridade a partir da sexta década de vida. A seleção manual de tratos baseada no modelo de DT mostrou-se a metodologia mais confiavél na precisa definição dos tratos nos nossos dados. Seguindo essa metodologia, a análise dos parâmetros de anistropia e difusão também indicou degeneração de substância branca no envelhecimento normal em todos os tratos cerebrais estudados e corroborou o gradiente ântero-posterior de degeneração no CC. O fornix foi o trato mais afetado bilatreamente com redução de 3.5% e aumento de 4% por década nesses parâmetros, respectivamente; seguido do CC. Na avaliação do efeito da idade nas estimativas do conectoma, independentemente do modelo de difusão e do atlas cortical usado, houve uma diminuição da eficiência global com o envelhececimento, do número de conexões e da eficiência local, principalmente nas regiões pré-frontal, temporal e parietal e suas conexões. Nas análises trato-corticais, as regiões corticais conectadas por tratos mostraram padrões de afinamento similares para a maioria dos tratos, e uma correlação significativa entre a taxa média de afinamento cortical e as taxas de alteração de FA e difusibilidade média (MD) foram encontradas. Em todos os tratos avaliados, a idade foi o principal efeito controlando das alterações dos parâmetros de difusão; não houve correlações diretas com espessura cortical para a maioria dos tratos. Somente para o fornix, os valores de FA e MD mostraram correlação com a espessura cortical do giro subcalosal (parcelamento de Destrieux) em ambos os hemisférios durante o envelhecimento (p <0,05 corrigido). Para os outros tratos, CC, fascículo longitudinal inferior, fascículo uncinado, fascículo occipitofrontal inferior, trato cortico-espinal, parte cingulada do cíngulo e fascículo arqueado, a idade foi o principal efeito no controle das alterações dos parâmetros, mas não houve correlações diretas entre FA e MD e espessura cortical durante o processo de envelhecimento

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-04-27T14:10:38Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_Dout_Lima_DSCL_2016.pdf: 2341451 bytes, checksum: e4310955dbc4f0c3af7730606a09c7f3 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-27T14:10:39Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_Dout_Lima_DSCL_2016.pdf: 2341451 bytes, checksum: e4310955dbc4f0c3af7730606a09c7f3 (MD5) Previous issue date: 2016-07-29 / O aminoácido glutamina (Gln) é precursor dos neurotransmissores cerebrais glutamato e GABA. O aumento de sua disponibilidade pode modular a excitabilidade cerebral. O objetivo deste trabalho foi descrever os efeitos do tratamento com diferentes doses de Gln, durante o desenvolvimento cerebral, sobre o comportamento de ansiedade, a depressão alastrante cortical (DAC) e a ativação da microglia no córtex de ratos recém-desmamados (D) e adultos (A). Os animais foram amamentados em ninhadas com 9 (L9; lactação normal) e com 15 filhotes (L15; lactação desfavorável). Do 7º ao 27º dia de vida pós-natal (P7-P27), os filhotes machos receberam por gavagem 250, 500 ou 750 mg/kg/dia de Gln (grupos Gln250, Gln500 e Gln750, respectivamente). Os grupos controles foram formados por animais que receberam o veículo (água destilada) no qual a Gln foi dissolvida por gavagem e por animais que não receberam gavagem (grupo ingênuo). Aos P28-P30 (D) e P88-P90 (A), os animais foram submetidos aos testes para comportamentos sugestivos de ansiedade no labirinto em cruz elevado (LCE) e no campo aberto. Dos P30-35 (D) ou P90-120 (A), registrou-se a DAC, obtendo-se dados de sua velocidade de propagação, duração e amplitude. Em seguida, os cérebros de alguns animais foram processados para imunomarcação com anticorpos anti-Iba1, específicos para microglia. No grupo D, os ratos tratados com Gln apresentaram um comportamento menos ansioso, tanto no LCE quanto no campo aberto. Este efeito ansiolítico da Gln foi mais evidente nos animais da condição L15. Na idade adulta (A), os grupos Gln500 e Gln750 da condição L15 percorreram uma maior distância e apresentaram menor tempo de imobilidade no LCE. Em relação à DAC, os animais da condição L15 apresentaram maior velocidade de propagação do que os correspondentes L9. Com exceção do grupo Gln250 da condição L15 na idade adulta, todos os grupos tratados com Gln apresentaram maior velocidade de propagação quando comparados aos respectivos controles. Além disso, esse efeito acelerador foi dependente da dose, uma vez que os grupos Gln500 e Gln750 apresentaram maiores velocidades de propagação do que os correspondentes Gln250. Quanto à reação da microglia, os animais tratados com Gln apresentaram maior imunorreatividade, tanto no córtex parietal quanto no hipocampo dos grupos D e A. Nos animais A da condição L9, a imunorreatividade da microglia e o percentual de área marcada foram maiores no grupo Gln500 do que no grupo Gln250. A partir desses resultados, sugere-se que o tratamento com Gln durante o período neonatal module a excitabilidade cerebral, resultando nas alterações eletrofisiológicas, comportamentais e imunohistoquímicas descritas neste estudo. Essas alterações persistem até a idade adulta e são dependentes da dose e da condição nutricional do animal. / The amino acid glutamine (Gln) is precursor of the brain neurotransmitters glutamate and GABA. Therefore, the increase of its availability can modulate brain excitability. The aim of this study was to describe the effects of treatment with different doses of Gln during brain development on anxiety-like behavior, cortical spreading depression (CSD) and microglial reaction in the cortex of developing (D) and adults (A) rats. Wistar rats were suckled in litters with 9 (L9; normal condition) or 15 (L15; unfavorable condition) pups. From 7th to 27th postnatal day (P7-P27), male rats received Gln by gavage at the doses of 250 mg/kg/day or 500 mg/kg/day or 750 mg/kg/day (respectively Gln250, Gln500 and Gln750 groups). The control groups were formed by animals that received vehicle which Gln was dissolved (distilled water) and animals that were not submitted to the gavage procedure (naive group). At P28-P30 (D) and P88-P90 (A), animals were tested in elevated plus maze (EPM) and open field. At P30-35 (D) and P90-120 (A), we recorded the CSD, obtaining data from its velocity of propagation, duration and amplitude. The brains of some animals were processed for microglial immunolabeling with anti-Iba-1 antibodies to analyze cortical microglia. In the D group, Gln treated rats showed less anxious behavior, both in EPM and open field. This anxiolytic effect of Gln was more evident in L15 condition. In adult rats (A), Gln500 and Gln750 groups of L15 condition traveled a greater distance and displayed shorter immobility time in the LCE when compared to controls. Regarding CSD, L15 animals presented with higher propagation velocity than the corresponding L9. Except for the Gln250 group of L15 condition in adulthood, all groups treated with Gln showed higher CSD velocity when compared to their respective controls. Moreover, the accelerating effect was dose dependent, since Gln500 and Gln750 groups displayed higher CSD velocity than the corresponding Gln250. Gln treated groups had greater immunoreactivity in both the parietal cortex and hippocampus. In adult rats of L9 condition, Gln500 group had greater immunoreactivity and higher percentage of labeled area when compared Gln250 group. Our findings suggest that neonatal treatment with Gln modulates brain excitability, resulting in the electrophysiological, behavioral and microglial alterations here described. These alterations persist into adulthood and are modulated by dose and lactation conditions.

Este estudo investiga o Módulo de Young (Módulo de Elasticidade) em amostras de osso cortical oriundas de uma mesma região da tíbia bovina depois de submetidas a congelamentos e descongelamentos sucessivos. As amostras foram coletadas da face caudal do terço médio da diáfise de tíbias bovinas e depois submetidas a testes de flexão em três pontos e ensaios de ruptura, obedecendo à norma ASTMD790M86&#949;1. Nesse experimento, 20 pares de amostras de ossos corticais foram retirados de 20 tíbias bovinas, cada amostra medindo 2 mm x 4 mm x 40 mm, aproximadamente. Todos os testes foram realizados à temperatura controlada (21 graus Celsius), e as condições de ensaio foram as mesmas durante os testes. As amostras foram identificadas e divididas em dois grupos experimentais: Grupo A: as amostras foram conservadas (em sacos plásticos) a - 20 graus Celsius (submetidos a congelamentos e descongelamentos sucessivos por 50 vezes: uma vez ao dia durante 50 dias). Esses descongelamentos produziram 15 ensaios de flexão, sendo que o primeiro foi realizado com as amostras ainda frescas mantidas em geladeira a 4 graus Celsius. Após os 50 descongelamentos foram levados até a ruptura. Grupo B: as amostras foram conservadas frescas (em sacos plásticos) a 4 graus Celsius em geladeira aguardando o tempo para que os ensaios do grupo A fossem concluídos e, posteriormente fez-se o teste de ruptura. Importantes cuidados foram tomados. Depois de cada descongelamento, as amostras foram analisadas e comparadas com as amostras frescas tanto para os ensaios de flexão em três pontos como para os ensaios de ruptura. Observamos que o congelamento não alterou de modo significativo as propriedades mecânicas destes ossos, pois não foi encontrada nenhuma diferença significativa entre o comportamento dos dois grupos testados. Isso implica que, congelando e estocando mesmo por longos períodos, as propriedades mecânicas não se alteram tanto nos ensaios de flexão em três pontos como nos ensaios de ruptura. Com respeito às diferenças observadas no dia a dia, as alterações do primeiro dia até o último dia não foram significativas / The present study was conducted to investigate the Young Module (Elasticity Module) in cortical bone samples submitted to successive freezing and thawing and then assayed in flexion tests at three points and in rupture tests according to the norms of ASTMD790M86&#949;1. Twenty pairs of cortical bone samples, each measuring approximately 2 x 4 x 40 mm, were collected from the same region of the caudal surface of the middle third of the diaphysis of 20 bovine tibiae and divided into two experimental groups: Group A: consisting of 20 cortical bone samples stored at – 20 Celsius degrees in plastic bags and submitted to successive freezing and thawing 50 times once a day for 50 days. These thawing episodes produced 15 flexion assays. After the 50 thawing episodes, the samples were tested until rupture. Group B: consisting of 20 cortical bone samples stored at 4 Celsius degrees in plastic bags in a refrigerator until the time when the assays of group A were concluded and then submitted to the rupture test. No statistically significant variation in the Young Module was observed after the flexion test at three points performed for Group A. The values of rupture tension also did not differ significantly between groups A and B. We observed that freezing did not cause a significant change in the mechanical properties of these bones, indicating that freezing and storage of these bones even for long periods of time does not alter their mechanical properties in flexion tests at three points or in rupture assays

Au cours de cette thèse, j’ai cherché à comprendre comment trois structures impliquées dans la modulation des états vigilance agissaient sur la dynamique du réseau cortical. Les noyaux du thalamus non-spécifique sont impliqués dans le transfert d’informations contextuelles. À l’inverse, les noyaux spécifiques convoient des informations sensorielles vers le néocortex. Ces entrées sensorielles activent fortement les interneurones fast-spiking du cortex qui limite la durée de l’activation du réseau. À l’inverse, mes travaux montrent que les entrées contextuelles entraînent l’activation des interneurones lents, générant une activation prolongée du réseau cortical. D’autre part, je me suis intéressée à la couche VIb du néocortex dont les neurons sont sensibles à deux modulateurs des états de vigilance : l’orexine et à l’acétylcholine. J’ai pu montrer que la couche VIb projette principalement dans les couches corticales infragranulaires où elle pourrait être servir d’amplificateur dépendant de l’orexine des entrées du thalamus non-spécifique. Finalement, j’ai cherché à comprendre si la transmission nicotinique endogène était médiée par une synapse ou par transmission volumique. Pour cela, j’ai comparé les courants nicotinques reçus par les neurones des couches I et VI. Mes travaux mettent en évidence l’existence d’une synapse mixte comprenant des récepteurs α4β2 et α7 dans la couche I et d’une synapse simple comprenant uniquement α4β2 en couche VI. Ces synapses sont activées par la stimulation phasique des neurones cholinergiques. Néanmoins mes résultats suggèrent aussi l’existence de récepteurs α4β2 extra-synaptiques activés par la libération tonique des fibres cholinergiques. / During my PhD, I investigated how three structures involved in the modulation of arousal states act on the dynamic of the cortical network. Nuclei of the non-specific thalamus convey information on environmental and behavioral context, whereas specific nuclei relay sensory information to the neocortex. These sensory inputs activate strongly the fast-spiking interneurons of the neocortex that limits response duration of the network. Conversely, I showed that contextual inputs target mainly the slow adapting interneurons allowing a long-lasting activation of the cortical network. I have also been interesting in the layer VIb of the neocortex whose neurons are sensitive to orexin and acetylcholine, two main modulators of the arousal states. I showed that layer VIb projects mainly onto infragranular cortical layers where its activation should act as an orexin-dependent amplifier of the non-specific thalamic inputs. Finally, I tried to decipher whether the endogenous nicotinic transmission is mediated by a synapse or by volume transmission. To do that, I compared nicotinic currents received by layer I interneurons and layer VI pyramidal cells. I showed that nicotinic transmission is likely to be mediated by a mixed synapse comprising α4β2 and α7 receptors in layer I and a simple α4β2 containing synapse in layer VI. These synapses are activated by a phasic stimulation of the cholinergic fibers. However, my results also suggest that a tonic activation of these fibers recruits extra-synaptic α4β2 receptors in both layer I and VI neurons.