Temporomandibular disorders (TMD) are a family of prevalent chronic pain disorders affecting masticatory muscles and/or the temporomandibular joint. There is no unequivocally recognized peripheral aetiology for idiopathic TMD. The central nervous system (CNS) may initiate and/or maintain the pain in idiopathic TMD due to sustained or long-term nociceptive input that induces maladaptive brain plasticity, and/or to inherent personality-related factors that may reduce the brain's capacity to modulate nociceptive activity. The main aim of this thesis is to determine whether there are structural neural abnormalities in patients with TMD, and whether these abnormalities are related to TMD pain characteristics, or to neuroticism. The specific aims are to delineate in TMD: (1) gray matter (GM) brain abnormalities and the contribution of pain and neuroticism to abnormalities; (2) the contribution of abnormal brain GM aging in focal cortical regions associated with nociceptive processes; and (3) abnormalities in brain white matter and trigeminal nerve and the contribution of pain. In groups of 17 female patients with TMD and 17 age- and sex- matched controls, magnetic resonance imaging revealed that patients with TMD had: (1) thicker cortex in the somatosensory, ventrolateral prefrontal and frontal polar cortices than controls, (2) cortical thickness in motor and cognitive areas that was negatively related to pain intensity, orbitofrontal cortical thickness that was negatively correlated to pain unpleasantness, and thalamic GM volume correlated to TMD duration, (3) an abnormal relationship between neuroticism and orbitofrontal cortical thickness, (4) abnormal GM aging in nociceptive, modulatory and motor areas, (5) widespread abnormalities in white matter tracts in the brain related to sensory, motor and cognitive functions, (6) reduced trigeminal nerve integrity related to pain duration, and (7) abnormal connectivity in cognitive and modulatory brain regions. In sum, this thesis demonstrates for the first time abnormalities in both peripheral nerve and CNS in patients with TMD.

Temporomandibular disorders (TMD) are a family of prevalent chronic pain disorders affecting masticatory muscles and/or the temporomandibular joint. There is no unequivocally recognized peripheral aetiology for idiopathic TMD. The central nervous system (CNS) may initiate and/or maintain the pain in idiopathic TMD due to sustained or long-term nociceptive input that induces maladaptive brain plasticity, and/or to inherent personality-related factors that may reduce the brain's capacity to modulate nociceptive activity. The main aim of this thesis is to determine whether there are structural neural abnormalities in patients with TMD, and whether these abnormalities are related to TMD pain characteristics, or to neuroticism. The specific aims are to delineate in TMD: (1) gray matter (GM) brain abnormalities and the contribution of pain and neuroticism to abnormalities; (2) the contribution of abnormal brain GM aging in focal cortical regions associated with nociceptive processes; and (3) abnormalities in brain white matter and trigeminal nerve and the contribution of pain. In groups of 17 female patients with TMD and 17 age- and sex- matched controls, magnetic resonance imaging revealed that patients with TMD had: (1) thicker cortex in the somatosensory, ventrolateral prefrontal and frontal polar cortices than controls, (2) cortical thickness in motor and cognitive areas that was negatively related to pain intensity, orbitofrontal cortical thickness that was negatively correlated to pain unpleasantness, and thalamic GM volume correlated to TMD duration, (3) an abnormal relationship between neuroticism and orbitofrontal cortical thickness, (4) abnormal GM aging in nociceptive, modulatory and motor areas, (5) widespread abnormalities in white matter tracts in the brain related to sensory, motor and cognitive functions, (6) reduced trigeminal nerve integrity related to pain duration, and (7) abnormal connectivity in cognitive and modulatory brain regions. In sum, this thesis demonstrates for the first time abnormalities in both peripheral nerve and CNS in patients with TMD.

Respostas adaptativas ao estresse podem ser acompanhadas por alterações nos comportamentos emocionais, em particular relacionados com medo e ansiedade, bem como alterações na sensibilidade dolorosa. Ainda, tem sido investigado o papel do óxido nítrico em áreas encefálicas relacionadas ao comportamento defensivo. Embora várias evidências têm demonstrado que o enriquecimento ambiental promove melhora nos processos de memória, no aprendizado e em respostas nociceptivas, a relação entre o estresse crônico e as vantagens da utilização do enriquecimento ambiental ainda são pouco investigadas. O presente estudo teve como objetivo investigar se o enriquecimento ambiental promove alteração do comportamento emocional, da sensibilidade nociceptiva, bem como na imunorreatividade à nNOS no núcleo central da amígdala, na formação hipocampal e na região dorsolateral da substância cinzenta periaquedutal, em ratos submetidos ao estresse por isolamento social ou estresse crônico variado e mantidos em ambiente enriquecido ou sem enriquecimento. Ratos machos Wistar (~70g) foram divididos aleatoriamente em dois grandes grupos experimentais: Ambiente Padrão (Padrão) ou Ambiente Enriquecido (EE), mantidos por 38 dias. Cada grupo foi subdividido dependendo do tipo de estresse crônico: Controle (sem estresse), Isolamento Social (por 38 dias) e Estresse Crônico Variado (do dia 28 ao dia 37). Ao fim do tempo experimental (dia 38) os ratos foram avaliados quanto ao comportamento emocional pelos testes de labirinto em cruz elevado (LCE) e claro/escuro (TCE) e sensibilidade nociceptiva pelo teste da placa quente (a qual foi realizada em duas etapas, sendo a primeira medida no dia 0 e outra no dia 38). A eutanásia dos ratos ocorreu no dia 39, para coleta do encéfalo para análise da imunorreatividade à óxido nítrico sintase neuronal (nNOS). Levando-se em consideração o comportamento emocional e a sensibilidade nociceptiva, os diferentes tipos de estresse crônico diminuíram a porcentagem de tempo, a frequência de entrada e a exploração da extremidade dos braços abertos e na frequência de mergulho de cabeça no teste do LCE, apesar de não alterar a sensibilidade nociceptiva. Por outro lado, o enriquecimento ambiental aumentou a porcentagem de tempo, a frequência de entrada e a exploração da extremidade dos braços abertos no teste do LCE, apesar de não alterar a sensibilidade nociceptiva. Foi observado aumento da imunorreatividade à nNOS na formação hipocampal em diferentes tipos de estresse crônico. Em particular, na região de CA3 houve interação significante entre os fatores estresse por isolamento social e ambiente de manutenção. Deste modo, os resultados obtidos neste trabalho sugerem que a formação hipocampal desempenha importante função no efeito ansiogênico exercido pelos diferentes tipos de estressores crônicos (aqui representados pelo isolamento social e pelo estresse crônico variado) provavelmente pela ativação do sistema nitrérgico e sugere-se que o enriquecimento possa prevenir o comportamento do tipo ansioso. / Adaptive responses to stress may be accompanied by changes in emotional behaviors, in particular related to fear and anxiety, as well as changes in pain sensitivity. Furthermore, the role of nitric oxide in brain areas related to defensive behavior has been investigated. Although several evidences have shown that environmental enrichment improves memory processes, learning and nociceptive responses, the relationship between chronic stress and the advantages of using environmental enrichment is still poorly investigated. The present study aimed to investigate whether environmental enrichment promotes alteration of the emotional behavior, nociceptive sensitivity, as well as immunoreactivity to neuronal nitric oxide synthase (nNOS) in the central nucleus of the amygdala, hippocampal formation and dorsolateral periaqueductal gray matter in rats submitted to social isolation stress or chronic unpredictable stress and reared in enriched environment or standard environment. Male Wistar rats (~ 70g) were randomly divided into two major experimental groups: Standard Environment (Standard) or Enriched Environment (EE), maintained for 38 days. Each group was subdivided according to the type of chronic stress: Control (without stress), Social Isolation (for 38 days) and Chronic Unpredictable Stress (from day 28 to day 37). At the end of the experimental time (day 38), the rats were evaluated for emotional behavior by elevated plus maze (EPM) and light/dark box (LDBT) tests and nociceptive sensitivity by the hot plate test (which was performed in two steps , the first being measured on day 0 and the other on day 38). Euthanasia of rats occurred on day 39, to collect the brain for nNOS immunoreactivity analysis. Taking into account emotional behavior and nociceptive sensitivity, the different types of chronic stress decreased the percentage of time, the frequency of entry of the open arms, end-arm exploration and the head dipping frequency in the EPM, despite of not altering the nociceptive sensitivity. On the other hand, environmental enrichment increased the percentage of time, the frequency of entry of the open arms and the end arm-exploration in the EPM test, although it did not alter the nociceptive sensitivity. Increased immunoreactivity to nNOS in hippocampal formation was observed in different types of chronic stress. In particular, in the CA3 region there was a significant interaction between stress factors due to social isolation and maintenance environment. Thus, the results obtained in this study suggest that hippocampal formation plays an important role in the anxiogenic effect exerted by the different types of chronic stressors (represented here by social isolation and by chronic chronic stress) probably due to the activation of the nitrergic system and it is suggested that environmental enrichment can prevent of anxiety-like behavior.

Respostas adaptativas ao estresse podem ser acompanhadas por alterações nos comportamentos emocionais, em particular relacionados com medo e ansiedade, bem como alterações na sensibilidade dolorosa. Ainda, tem sido investigado o papel do óxido nítrico em áreas encefálicas relacionadas ao comportamento defensivo. Embora várias evidências têm demonstrado que o enriquecimento ambiental promove melhora nos processos de memória, no aprendizado e em respostas nociceptivas, a relação entre o estresse crônico e as vantagens da utilização do enriquecimento ambiental ainda são pouco investigadas. O presente estudo teve como objetivo investigar se o enriquecimento ambiental promove alteração do comportamento emocional, da sensibilidade nociceptiva, bem como na imunorreatividade à nNOS no núcleo central da amígdala, na formação hipocampal e na região dorsolateral da substância cinzenta periaquedutal, em ratos submetidos ao estresse por isolamento social ou estresse crônico variado e mantidos em ambiente enriquecido ou sem enriquecimento. Ratos machos Wistar (~70g) foram divididos aleatoriamente em dois grandes grupos experimentais: Ambiente Padrão (Padrão) ou Ambiente Enriquecido (EE), mantidos por 38 dias. Cada grupo foi subdividido dependendo do tipo de estresse crônico: Controle (sem estresse), Isolamento Social (por 38 dias) e Estresse Crônico Variado (do dia 28 ao dia 37). Ao fim do tempo experimental (dia 38) os ratos foram avaliados quanto ao comportamento emocional pelos testes de labirinto em cruz elevado (LCE) e claro/escuro (TCE) e sensibilidade nociceptiva pelo teste da placa quente (a qual foi realizada em duas etapas, sendo a primeira medida no dia 0 e outra no dia 38). A eutanásia dos ratos ocorreu no dia 39, para coleta do encéfalo para análise da imunorreatividade à óxido nítrico sintase neuronal (nNOS). Levando-se em consideração o comportamento emocional e a sensibilidade nociceptiva, os diferentes tipos de estresse crônico diminuíram a porcentagem de tempo, a frequência de entrada e a exploração da extremidade dos braços abertos e na frequência de mergulho de cabeça no teste do LCE, apesar de não alterar a sensibilidade nociceptiva. Por outro lado, o enriquecimento ambiental aumentou a porcentagem de tempo, a frequência de entrada e a exploração da extremidade dos braços abertos no teste do LCE, apesar de não alterar a sensibilidade nociceptiva. Foi observado aumento da imunorreatividade à nNOS na formação hipocampal em diferentes tipos de estresse crônico. Em particular, na região de CA3 houve interação significante entre os fatores estresse por isolamento social e ambiente de manutenção. Deste modo, os resultados obtidos neste trabalho sugerem que a formação hipocampal desempenha importante função no efeito ansiogênico exercido pelos diferentes tipos de estressores crônicos (aqui representados pelo isolamento social e pelo estresse crônico variado) provavelmente pela ativação do sistema nitrérgico e sugere-se que o enriquecimento possa prevenir o comportamento do tipo ansioso. / Adaptive responses to stress may be accompanied by changes in emotional behaviors, in particular related to fear and anxiety, as well as changes in pain sensitivity. Furthermore, the role of nitric oxide in brain areas related to defensive behavior has been investigated. Although several evidences have shown that environmental enrichment improves memory processes, learning and nociceptive responses, the relationship between chronic stress and the advantages of using environmental enrichment is still poorly investigated. The present study aimed to investigate whether environmental enrichment promotes alteration of the emotional behavior, nociceptive sensitivity, as well as immunoreactivity to neuronal nitric oxide synthase (nNOS) in the central nucleus of the amygdala, hippocampal formation and dorsolateral periaqueductal gray matter in rats submitted to social isolation stress or chronic unpredictable stress and reared in enriched environment or standard environment. Male Wistar rats (~ 70g) were randomly divided into two major experimental groups: Standard Environment (Standard) or Enriched Environment (EE), maintained for 38 days. Each group was subdivided according to the type of chronic stress: Control (without stress), Social Isolation (for 38 days) and Chronic Unpredictable Stress (from day 28 to day 37). At the end of the experimental time (day 38), the rats were evaluated for emotional behavior by elevated plus maze (EPM) and light/dark box (LDBT) tests and nociceptive sensitivity by the hot plate test (which was performed in two steps , the first being measured on day 0 and the other on day 38). Euthanasia of rats occurred on day 39, to collect the brain for nNOS immunoreactivity analysis. Taking into account emotional behavior and nociceptive sensitivity, the different types of chronic stress decreased the percentage of time, the frequency of entry of the open arms, end-arm exploration and the head dipping frequency in the EPM, despite of not altering the nociceptive sensitivity. On the other hand, environmental enrichment increased the percentage of time, the frequency of entry of the open arms and the end arm-exploration in the EPM test, although it did not alter the nociceptive sensitivity. Increased immunoreactivity to nNOS in hippocampal formation was observed in different types of chronic stress. In particular, in the CA3 region there was a significant interaction between stress factors due to social isolation and maintenance environment. Thus, the results obtained in this study suggest that hippocampal formation plays an important role in the anxiogenic effect exerted by the different types of chronic stressors (represented here by social isolation and by chronic chronic stress) probably due to the activation of the nitrergic system and it is suggested that environmental enrichment can prevent of anxiety-like behavior.

Introdução: As funções cognitivas sofrem influência da idade, tanto no seu desenvolvimento como no seu declínio. De forma geral, as medidas de inteligência se relacionam com o volume de substância cinzenta (SC) em áreas cerebrais específicas e sofrem influência com o processo de envelhecimento. Em crianças e adolescentes as áreas envolvidas são o córtex pré-frontal, enquanto nos idosos e adultos jovens os córtices frontais e temporais desempenham um papel importante. Objetivo: Identificar quais áreas cerebrais estão implicadas nas variações das medidas de inteligência em uma amostra representativa de adultos jovens e idosos saudáveis. As hipóteses principais são: 1) haverá uma associação indireta entre distribuição de SC e idade envolvendo áreas de córtex frontal e temporal; 2) em adultos, as medidas de QI estimado irão se mostrar estáveis em decorrência da estabilidade entre as funções de inteligência fluida e cristalizada; 3) em idosos, as medidas de QI estimado apresentarão correlação direta com a distribuição de SC envolvendo o córtex temporal e límbico; 4) em idosos, as medidas de inteligência fluida apresentarão correlação direta com a distribuição de SC em córtices frontal e pré-frontal; 5) em idosos, as medidas de inteligência cristalizada não apresentarão correlações significativas com a distribuição de SC. Metodologia: Os exames de imagens cerebrais foram obtidos a partir de uma amostra representativa com ampla faixa etária. Foi investigada uma amostra de 258 sujeitos entre 18 e 75 anos que preencheram os critérios de inclusão/exclusão, e para os quais é possível estimar o QI através de subtestes do WASI. Os resultados estatísticos de cada análise foram realizados utilizando a volumetria baseada em voxel sob a forma de mapas paramétricos estatísticos e a relação dos resultados foram somente os que sobreviveram a correção para comparações múltiplas. Todos os resultados foram corrigidos através das variáveis de confusão (protocolo,aparelho de ressonância magnética e volume cerebral). Resultados: Identificamos correlações entre QI estimado e de inteligência fluida em regiões temporais mediais e límbicas bilaterais, na população idosa. Na população adulta também identificamos correlações entre inteligência cristalizada envolvendo regiões frontais e pré-frontais direita. Observamos também que houve perda de SC na população adulta envolvendo as regiões pré-frontais e frontais à esquerda. Conclusão: As medidas de inteligência cristalizada e fluida apresentaram correlação direta com o volume cerebral total, e especificamente em córtices frontais, pré-frontais bilaterais, e em regiões temporais e límbicas / Introduction: The cognitive functions could be influenced by age, both during the development as well as during the decline. Measures of intelligence in general are related to the volume of gray matter (GM) in specific brain areas, and also are under influence of aging process. In children and adolescents the brain areas involved is mainly the prefrontal cortex, while in the elderly other areas, such as the frontal and temporal cortices play an important role. Objective: To identify which brain areas are involved in variations in intelligence measures in a representative sample of large age span, from young adults to healthy elderly. The main hypotheses are: 1) there would be an indirect association between age distribution of GM and surrounding areas of the frontal and temporal cortex, 2) in adults, estimated IQ measures would prove to be stable secondarily to adaptation between fluid intelligence and crystallized functions, 3) in the elderly, measures of IQ estimated would present direct correlation with the distribution of GM involving the temporal cortex and limbic, 4) in the elderly, measures of fluid intelligence would show a direct correlation with the distribution of GM and pre frontal cortices, 5) in the elderly, measures of crystallized intelligence would not present significant correlations with the distribution of GM. Methods: Brain images scans were obtained from a representative sample with large age span. We investigated a sample of 258 subjects between 18 and 75 who met the criteria for inclusion / exclusion, and for which it is possible to estimate the IQ subtests by the WASI. Correlation statistical analyses were performed using voxel-based methodology with Statistical Parametric Map Software, and reported only if survived multiple comparison correction. All results were corrected for confounding variables (protocol, MRI scan and total brain volume). Results: We identified correlations between IQ and estimated fluid intelligence in medial temporal and limbic regions bilateral in the elderly. In the adult population we also identified correlations between crystallized intelligence involving the frontal and prefrontal right. We also observed that there was loss of GM in adults involving the left prefrontal regions and frontal. Conclusion: Measures of fluid and crystallized intelligence showed direct correlation with the total brain volume, and specifically in the frontal cortex, bilateral prefrontal, and temporal and limbic regions

A substância cinzenta periaquedutal dorsal (SCPd) e o colículo inferior (CI) são duas estruturas do teto mesencefálico que, juntamente com a amígdala, o hipotálamo dorsomedial e o colículo superior, estão envolvidas na modulação da expressão comportamental dos estados de medo. A estimulação química ou elétrica destas estruturas produz uma série de respostas comportamentais defensivas. Além disso, dados comportamentais com modelos animais de ansiedade têm fornecido evidências da existência de uma regulação inibitória tônica GABAérgica na SCPd e CI. Neste estudo investigamos o envolvimento da neurotransmissão GABAérgica na expressão do medo condicionado e do medo incondicionado. Para isso, os efeitos da administração de muscimol (agonista GABA-A) e semicarbazida (inibidor da descarboxilase do ácido glutâmico) na SCPd e CI foram analisados no teste do sobressalto potencializado pelo medo, na resposta de congelamento condicionada, nos limiares de congelamento e fuga determinados por estimulação elétrica dessas estruturas e no congelamento pós-estimulação. No modelo de medo incondicionado, microinjeções de muscimol intra-SCPd reduziram a aversividade da estimulação elétrica, mas não o congelamento pós-estimulação, ao passo que a semicarbazida produziu efeitos pró-aversivos em ambas as condições. O muscimol também causou redução significativa no sobressalto potencializado pelo medo e congelamento condicionado, enquanto que a semicarbazida não alterou essas respostas. Já a microinjeção de ambas as drogas no CI não produziu efeitos no modelo condicionado, mas no teste incondicionado, o muscimol reduziu a aversividade da estimulação elétrica. Esses dados mostram uma participação diferencial de mecanismos GABAérgicos no medo condicionado e incondicionado. Estes mecanismos na SCPd parecem estar envolvidos tanto no medo condicionado quanto no incondicionado, enquanto que no CI eles parecem participar somente do medo incondicionado. / The dorsal periqueductal gray (dPAG) and inferior colliculus (IC) are two structures of the midbrain tectum that, together with amygdala, dorsomedial hypothalamus and superior colliculus, are involved in the modulation of the expression of fear-related behaviors. The chemical or electrical stimulation of these structures produces a series of behavioral defensive responses. Moreover, behavioral data from animal models of anxiety have provided evidences of tonic inhibitory GABAergic regulation in dPAG and IC. This study investigated the involvement of GABAergic neurotransmission in the expression of unconditioned and conditioned fear. To this aim, the effects of intra-dPAG and IC administration of muscimol (GABA-A agonist) and semicarbazide (glutamic acid decarboxylase inhibitor) were examined in the fear potentiated startle test, in conditioned freezing, in the thresholds for freezing and escape determined by electrical stimulation of these structures, and in the post-stimulation freezing. In the unconditioned model, intra-dPAG injections of muscimol reduced the aversiveness of the electrical stimulation but had no effects on the post-stimulation freezing, while semicarbazide produced aversive-like effects in both conditions. Muscimol also caused significant reduction in fear potentiated startle and conditioned freezing, while semicarbazide had no effect in these responses. In contrast, intra-IC injections of both drugs were ineffective in the conditioned model. In the unconditioned model, however, muscimol reduced the aversiveness of the electrical stimulation. These data show a differential participation of GABAergic mechanisms on conditioned and unconditioned fear. These mechanisms in the dPAG seem to be involved in both conditioned and unconditioned fear, while in IC they seem to participate in unconditioned fear only.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:30:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4805.pdf: 574299 bytes, checksum: 5bb78686ed42e85503db237f6aa036cc (MD5) Previous issue date: 2012-12-10 / Financiadora de Estudos e Projetos / Several studies have shown that benzodiazepines (BDZ) in periaqueductal gray (PAG) can produce anxiolytic-like effects in different animal models of anxiety. In addition, BDZ drugs also impair learning and memory performance in rodents. Despite the known role of PAG in modulated defensive behaviors in animal models, little is known about its role in modulated of emotional memory. In this sense, the objective of this study was to investigate the effects of midazolam, injected into the PAG, on the acquisition, consolidation and retrieval of aversive memory. For this, we used male mice of the Swiss-Albino weighing between 25-30g (n=7-11). After stereotactic surgery with implantation of a cannula in the PAG, the animals on the test day were divided into three experiments for later exposed to the test "step-down" (SD), as follows: Experiment 1, intra-PAG with saline and midazolam (MDZ) at doses of 3.0 and 30 nmol/0.1μl, in condition of pre-training to evaluate the acquisition of aversive memory; Experiment 2 was like Experiment 1, except for the condition of the injection pretest to evaluate the retrieval of aversive memory; Experiment 3 was like Experiment 1, except for the condition of injection post training to evaluate the consolidation of aversive memory. The animals were trained in the inhibitory avoidance task that was to distributed the animals into two groups: N/Sh - without exposure to shock, W/Sh - with exposed to shock (0.5 mA) for 10 seconds, to record the latency of descent (L1). Twenty-four hours later, each animal was exposed again on SD to record latency (L2), but without shock. The results were evaluated by analysis of variance (ANOVA) of three factors (Factor 1: condition; Factor 2: pre-treatment Factor 3: treatment) for L1 and L2. The results showed that there was an increase of L2 after exposure of mice to SD without shock, confirming that the aversive stimulus (shock) was strong enough to promote facilitation of aversive memory. The two doses (3.0 and 30 nmol) of MDZ intra-PAG decreased the risk assessment of mice, characterized by the fast descent of the platform in L1. This result suggests that GABAbenzodiazepine agonist impaired the acquisition, consolidation and retrieval of aversive memory in mice. Taken together, these results suggest that GABAA receptors within PAG seem to modulate the response related to aversive memory induced by shock. / Varios estudos tem demonstrado que os benzodiazepinicos (BDZ), administrados na substancia cinzenta periaquedutal (SCP), podem produzir efeito ansiolitico em diferentes modelos animais de ansiedade e tambem prejudicar a aprendizagem e a memoria em roedores. Apesar do ja conhecido papel da SCP em modular comportamentos defensivos em modelos animais, pouco se sabe sobre o seu papel na modulacao da memoria emocional. Neste sentido, o objetivo desde estudo foi investigar os efeitos do midazolam, intra-SCP, sobre a aquisicao, consolidacao e evocacao da memoria aversiva. Para isto, utilizamos camundongos machos da linhagem Suico-Albino, pesando entre 25-30g (n=7-11/grupo). Os animais apos cirurgia estereotaxica com implantacao de canula na SCP, no dia do teste foram distribuidos em tres Experimentos para posteriormente serem expostos ao teste de step-down (SD), a saber: Experimento 1, injecao intra-SCP com salina e midazolam (MDZ) nas doses de 3,0 e 30 nmol/0,1μl, na condicao de pre-treino ao SD para avaliar a aquisicao da memoria aversiva; Experimento 2, conforme Experimento 1, exceto pela condicao de injecao pre-teste ao SD para avaliar a evocacao da memoria aversiva; Experimento 3, conforme Experimento 1, exceto pela condicao de injecao pos-treino ao SD para avaliar a consolidacao da memoria aversiva. Os animais foram treinados na tarefa de esquiva inibitoria que consistiu em distribuir os animais em dois grupos: S/Ch - sem exposicao ao choque; C/Ch com exposicao ao choque (0,5mA) por 10s, para registro da latencia de descida (L1). Vinte e quatro horas apos, cada animal foi exposto novamente ao SD para registro da latencia (L2), mas sem o choque. Os resultados foram avaliados pela analise de variancia (ANOVA) de tres fatores (Fator 1: condicao; Fator 2: pre-tratamento; Fator 3: tratamento), durante L1 e L2. Os resultados mostraram que ocorreu aumento de L2, apos a exposicao de camundongos ao SD sem apresentacao de choque, confirmando que o estimulo aversivo (choque) foi forte o suficiente para promover facilitacao da memoria aversiva. As duas doses (3,0 e 30 nmol) de MDZ intra-SCP diminuiram a avaliacao de risco dos camundongos, caracterizada pela rapida descida da plataforma em L1. Este resultado sugere que este agonista GABABenzodiazepinico, prejudicou a aquisicao, evocacao e consolidacao da memoria aversiva em camundongos. Em conjunto, esses resultados sugerem que os receptores GABAA localizados na SCP participam da modulacao das respostas relacionadas a memoria aversiva induzida pelo choque.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:22:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Retido.pdf: 19733 bytes, checksum: 6aad255badc436a06364517de2344ab6 (MD5) Previous issue date: 2013-09-06 / Universidade Federal de Minas Gerais / The periaqueductal gray (PAG), a midbrain structure, is directly related to the modulation of survival behaviors and has direct projections to several central nuclei that are involved in breathing control, including the A5 cell group, nucleus of the solitary tract, rostral ventrolateral medulla, raphe nuclei among others. It also receives afferents from areas involved in the control of body temperature such as dorsal medial hypothalamus. Although it is already known that the PAG elicits ventilatory responses when stimulated, the neural circuits involved in this response are not fully elucidated. Therefore, this study explored the involvement of dorsal and ventral PAG on cardiorespiratory and thermal responses to normocapnia, hypercapnia and hypoxia. Thus, ibotenic acid (IBO) or vehicle (PBS, Sham group) was injected into the dPAG (dorsomedial/dorsolateral) or vPAG (lateral/ventrolateral) of male Wistar rats. Pulmonary ventilation (VE), mean arterial pressure (MAP), heart rate (HR) and body temperature (Tb) were measured in unanaesthetized rats during normocapnia normoxic, hypercapnic and hypoxic exposure (5, 15, 30 min, 7% CO2). The first set of experiments with hypercapnic challenge, IBO lesioning of the dPAG caused reduction of 31% of the respiratory response to CO2 (1094.3 ± 115 mL/Kg/min) compared with Sham (1589.5 ± 88.1 mL/Kg/min), whereas lesion of vPAG caused a decrease in 26% of hypercapnic hyperpnoea (1215.3 ± 108.6 mL/Kg/min) compared with Sham (1657.3 ± 173.9 mL/Kg/min). Basal VE, MAP, HR and Tb were not affected by dPAG or vPAG lesion. These results suggest that dPAG and vPAG exert an excitatory modulation of hypercapnic ventilatory response in rats but do not affect MAP, HR or Tb regulation in resting conditions or during hypercapnia. As to hypoxic challenge, lesions of 3.9 e 2.8% of dPAG and vPAG, respectivally, promoted by microinjection of 0.5 μL of IBO in dPAG and vPAG, did not change the cardioventilatory and thermal responses to hypoxia. The increase of the volume of injection of IBO to 1 μL caused 9.8% and 6.7% of dPAG and vPAG lesion, respectivally. Lesion of dPAG increased 67% the hypoxic ventilatory response (1730 ± 282.5 mL/Kg/min) compared to Shamp group (991.4 ± 194 mL/Kg/min), but lesion of vPAG did not change the cardiorespiratory and thermal responses to hypoxia. As observed with 0.5 μL of IBO, the increase of the size of dPAG and vPAG lesion did not affesct MAP, HR and Tb. In conclusion, dPAG neurons exert an inhibitory modulation of hypoxic respiratory. Additionally, the PAG does not appear to exert a tonic role on cardiovascular and thermal parameters during normoxia and hypoxic conditions. / A substância cinzenta periaquedutal (SCP), uma estrutura mesencefálica, está diretamente relacionada com a modulação de comportamentos de sobrevivência e possui projeções diretas para vários núcleos centrais que estão envolvidos no controle respiratório, dentre eles, o grupo celular A5, núcleo do trato solitário, bulbo ventrolateral rostral e núcleo da rafe entre outros. Também recebe aferências do hipotálamo dorso medial, região esta envolvida no controle da temperatura corporal. Embora, já seja conhecido que a SCP elicia respostas cardiorrespiratórias quando estimulada, os mecanismos modulatórios envolvidos ainda não estão totalmente elucidados. Sendo assim, o presente projeto teve como objetivos verificar a participação da SCP dorsal (dorsomedial/dorsolateral) e SCP ventral (lateral/ventrolateral) nas respostas cardiorrespiratórias e termorreguladoras frente à normocapnia normóxica, hipercapnia e hipóxia por meio da lesão química com ácido ibotênico. Assim, ácido ibotênico (IBO 0,5 μL) ou veículo (PBS 0,5 μL; Grupo Sham) foram injetados na SCP dorsal e ventral de ratos Wistar. Ventilação pulmonar (VE), pressão arterial média (PAM), frequência cardíaca (FC) e temperatura corporal (Tc) foram medidas em ratos não anestesiados durante normocapnia, hipercapnia e hipóxia aos 5, 15, 30 min. após exposição (7% CO2 ou 7% O2). A lesão na SCPd causou redução de 31% na resposta respiratória ao CO2 (1094,3 ± 115 mL/Kg/min) comparada ao grupo Sham (1589,5 ± 88,1 mL/Kg/min). Nos animais com lesão da SCPv ocorreu uma redução de 26% na resposta ventilatória ao CO2 (1215,3 ± 108,6 mL/Kg/min) comparada ao grupo Sham (1657,3 ± 173,9 mL/Kg/min). A ventilação basal, PAM, FC e Tc não foram afetadas pelas lesões na SCPd/SCPv. Os resultados sugerem que SCPd e SCPv exercem um papel excitatório na resposta ventilatória à hipercapnia em ratos, mas não afetam a PAM, FC e Tc em condições basais ou durante a hipercapnia. Em relação à hipóxia, lesões de 3,9 e 2,8% da SCPd e SCPv, respectivamente, promovidas pela injeção de 0,5 μL de ácido ibotênico não alteraram os parâmetros cardioventilatórios comparados aos controles. O aumento do volume de injeção de ácido ibotênico para 1 μL, promoveu lesão de 9,8% da SCPd e 6,7% da SCPv. O aumento da área lesada na SCPd promoveu um aumento de 67% (1730 ± 282,5 mL/Kg/min) na resposta ventilatória à hipóxia comparado ao grupo Sham (991,4 ± 194 mL/Kg/min) após 15 minutos de exposição. As lesões na SCPv não promoveram mudanças significativas na ventilação comparado ao controle. A ventilação basal, PAM, FC e Tc também não foram afetadas pelas lesões na SCPd/SCPv independente dos volumes testados. Estes resultados sugerem que apenas SCPd modula a resposta ventilatória exercendo um efeito inibitório durante a hipóxia. Adicionalmente, SCP não afeta a PAM, FC e Tc em condições basais ou durante a hipóxia.

Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-09-15T15:07:42Z No. of bitstreams: 1 DissEMFC.pdf: 1127581 bytes, checksum: a37fcb5548575f25ebe36ee92d664535 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-16T19:26:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissEMFC.pdf: 1127581 bytes, checksum: a37fcb5548575f25ebe36ee92d664535 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-16T19:27:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissEMFC.pdf: 1127581 bytes, checksum: a37fcb5548575f25ebe36ee92d664535 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-16T19:27:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissEMFC.pdf: 1127581 bytes, checksum: a37fcb5548575f25ebe36ee92d664535 (MD5) Previous issue date: 2014-05-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neuropathic pain is a type of chronic pain that can causes comorbidities such as generalized anxiety and depression, and, consequently, it produces considerable damage to the quality of life of affected people. Despite it being refractory to most conventional pharmacological treatments, studies evidence that serotonergic drugs, like antidepressants, are effective in treatment of this type of pain. Serotonin is a neurotransmitter with an important role in the modulation of nociceptive stimuli as well as the behaviors related to fear and anxiety. There is evidence that aversive situations, such as predator exposure may cause antinociception as a defensive reaction. Thus, several studies have demonstrated that fear or anxiety stimulus can cause antinociception and the serotonin (5-HT) produces this antinociceptive effect in structures of the central nervous system, such as the periaqueductal gray matter (PAG). In this sense, studies from our group demonstrate that activation of 5-HT2C receptors in PAG is involved in anxiolytic effects and in fear and anxiety-induced antinociception in mice exposed to the elevated plus maze. However, it is unknown what the role of PAG serotonergic receptors in the modulation of antinociception induced by exposure to predator (rat). Thus, the objective of this study was to evaluate the effect of activation of 5-HT2C receptors of PAG on the antinociception and defensive behaviors in mice submitted to sciatic nerve constriction. For this, Swiss-albino male mice were submitted to sciatic nerve constriction on the first day of the experiment and, seven days later, they received implantation of guide cannula in the PAG. Four days after stereotactic surgery, mice received intra-PAG injection of vehicle or mK212 and were exposed to the predator. The test consisted of two phases: a) habituation to the apparatus for 10 minutes for 3 consecutive days, which started the next day after stereotactic surgery; b) exposure to predators or neutral stimulus for 10 minutes. The analysis of variance (ANOVA) of three factors (condition x stimulation x treatment) showed that chronic constrition injured (CCI) mice exhibited increased of scratching behavior, that is indicative of chronic pain. The exposure of these animals to the predator (rat) produced antinociception in CCI mice and increased behaviors related to fear and anxiety such as time spent in protected area and total number of stretched attend posture (SAP) and decreased time of contact with the grid, when compared to mice exposed to neutral stimulus (toy rat). Treatment with mK212 intra-PAG (0.21 and 0.63 nmol) produced no significant change in antinociception and fear and anxiety assessed during exposure to rat. However, the mK212 0.21nmol dose treatment increased scratching behavior, indicating hyperalgesia in CCI mice exposed to toy rat. Thus, we suggest that 5-HT2C receptors of PAG appear to modulate differently this type of antinociception and fear and anxiety in mice. However, further studies should be conducted using more selective subtypes of serotonergic receptors and perhaps other models of nociception to enlarge and clarify the role of 5-HT2C receptors in the processes that modulate antinociception induced by aversive stimuli. / A dor neuropática é um tipo de dor crônica que pode ocasionar comorbidades como a ansiedade e a depressão e, consequentemente, grandes prejuízos a qualidade de vida da população atingida. Apesar de ser refratária a maioria dos tratamentos farmacológicos convencionais, há estudos que descrevem a eficácia dos medicamentos que atuam na transmissão serotonérgica, como os antidepressivos, no tratamento da dor neuropática. A serotonina é um neurotransmissor com papel importante na modulação dos estímulos nociceptivos, assim como dos comportamentos relacionados ao medo e a ansiedade. Há evidências de que situações aversivas, como a exposição ao predador, podem causar antinocicepção como reação defensiva. Dessa forma, vários trabalhos têm demonstrado que situações de geram medo/ansiedade, podem inibir a nocicepção e a serotonina (5-HT) produz esse efeito antinociceptivo em estruturas do sistema nervoso central, tais como a substância cinzenta periaquedutal (SCP). Neste sentido, estudos do nosso grupo mostraram que a ativação dos receptores 5-HT2C da SCP está envolvida nos efeitos ansiolíticos e na antinocicepção induzida pelo medo/ansiedade observados em camundongos expostos ao labirinto em cruz elevado. Entretanto não se conhece qual o papel desses receptores da SCP na modulação da antinocicepção induzida pela exposição ao predador (rato) em camundongos. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da ativação dos receptores 5-HT2C da SCP, sobre a antinocicepção e as respostas defensivas em camundongos submetidos a constrição do nervo ciático. Para isso, camundongos machos Suiço-albinos foram submetidos a constrição do nervo ciático (CNC) no primeiro dia do experimento e, sete dias depois, receberam implantação de cânula guia na SCP. Quatro dias após a estereotaxia, os camundongos receberam microinjeção de veículo ou mK212 e foram expostos ao predador. O teste consistiu em duas fases: a) habituação ao aparato, durante 10 minutos, por 3 dias consecutivos, iniciado no dia seguinte após a estereotaxia; b) exposição ao predador ou ao estímulo neutro durante 10 minutos. Os resultados obtidos após passarem pela análise de variância (ANOVA) de três fatores (condição x estímulo x tratamento), mostraram que os camundongos que passaram por CNC exibiram aumento do reflexo de coçar, comportamento indicativo de dor crônica. A exposição desses animais ao predador (rato) produziu antinocicepção nos camundongos CNC e aumentou os comportamentos relacionados ao medo/ansiedade tais como, tempo de permanência na área protegida e em contato com a grade e frequência de esticar, quando comparados aos camundongos expostos ao estímulo neutro (rato de brinquedo). O tratamento intra-SCP com mK212 (0,21 e 0,63nmol) não produziu alterações significativas na antinocicepção e no medo/ansiedade avaliados durante a exposição ao rato. Entretanto, apenas a menor dose de mK212 (0,21nmol) foi capaz de aumentar o reflexo de coçar, produzindo hiperalgesia nos camundongos CNC expostos ao estímulo neutro. Desta forma, sugerimos que os receptores 5-HT2C da SCP parecem modular de forma diferenciada este tipo de antinocicepção e medo/ansiedade em camundongos. Porém novos estudos devem ser realizados, utilizando subtipos de receptores mais seletivos e talvez outros modelos de nocicepção para ampliar e esclarecer o papel dos receptores 5-HT2C nos processos que modulam a antinocicepção induzida por estímulos aversivos.

Submitted by Rafael Santana (rafael.silvasantana@ufpe.br) on 2017-08-30T18:18:41Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Dissertacao Caio Fernandes Araujo Versão Biblioteca.pdf: 4719896 bytes, checksum: 223db1c4382e6f970dc2cd659978ab60 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-30T18:18:42Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Dissertacao Caio Fernandes Araujo Versão Biblioteca.pdf: 4719896 bytes, checksum: 223db1c4382e6f970dc2cd659978ab60 (MD5) Previous issue date: 2016-08-12 / CAPES / Segmentar imagens de maneira automática é um grande desafio. Apesar do ser humano conseguir fazer essa distinção, em muitos casos, para um computador essa divisão pode não ser tão trivial. Vários aspectos têm de ser levados em consideração, que podem incluir cor, posição, vizinhanças, textura, entre outros. Esse desafio aumenta quando se passa a utilizar imagens médicas, como as ressonâncias magnéticas, pois essas, além de possuírem diferentes formatos dos órgãos em diferentes pessoas, possuem áreas em que a variação da intensidade dos pixels se mostra bastante sutil entre os vizinhos, o que dificulta a segmentação automática. Além disso, a variação citada não permite que haja um formato pré-definido em vários casos, pois as diferenças internas nos corpos dos pacientes, especialmente os que possuem alguma patologia, podem ser grandes demais para que se haja uma generalização. Mas justamente por esse possuírem esses problemas, são os principais focos dos profissionais que analisam as imagens médicas. Este trabalho visa, portanto, contribuir para a melhoria da segmentação dessas imagens médicas. Para isso, utiliza a ideia do Bagging de gerar diferentes imagens 2D para segmentar a partir de uma única imagem 3D, e conceitos de combinação de classificadores para uni-las, para assim conseguir resultados estatisticamente melhores, se comparados aos métodos populares de segmentação. Para se verificar a eficácia do método proposto, a segmentação das imagens foi feita utilizando quatro técnicas de segmentação diferentes, e seus resultados combinados. As técnicas escolhidas foram: binarização pelo método de Otsu, o K-Means, rede neural SOM e o modelo estatístico GMM. As imagens utilizadas nos experimentos foram imagens reais, de ressonâncias magnéticas do cérebro, e o intuito do trabalho foi segmentar a matéria cinza do cérebro. As imagens foram todas em 3D, e as segmentações foram feitas em fatias 2D da imagem original, que antes passa por uma fase de pré-processamento, onde há a extração do cérebro do crânio. Os resultados obtidos mostram que o método proposto se mostrou bem sucedido, uma vez que, em todas as técnicas utilizadas, houve uma melhoria na taxa de acerto da segmentação, comprovada através do teste estatístico T-Teste. Assim, o trabalho mostra que utilizar os princípios de combinação de classificadores em segmentações de imagens médicas pode apresentar resultados melhores. / Automatic image segmentation is still a great challenge today. Despite the human being able to make this distinction, in most of the cases easily and quickly, to a computer this task may not be that trivial. Several characteristics have to be taken into account by the computer, which may include color, position, neighborhoods, texture, among others. This challenge increases greatly when it comes to using medical images, like the MRI, as these besides producing images of organs with different formats in different people, have regions where the intensity variation of pixels is subtle between neighboring pixels, which complicates even more the automatic segmentation. Furthermore, the above mentioned variation does not allow a pre-defined format in various cases, because the internal differences between patients bodies, especially those with a pathology, may be too large to make a generalization. But specially for having this kind of problem, those people are the main targets of the professionals that analyze medical images. This work, therefore, tries to contribute to the segmentation of medical images. For this, it uses the idea of Bagging to generate different 2D images from a single 3D image, and combination of classifiers to unite them, to achieve statistically significant better results, if compared to popular segmentation methods. To verify the effectiveness of the proposed method, the segmentation of the images is performed using four different segmentation techniques, and their combined results. The chosen techniques are the binarization by the Otsu method, K-Means, the neural network SOM and the statistical model GMM. The images used in the experiments were real MRI of the brain, and the dissertation objective is to segment the gray matter (GM) of the brain. The images are all in 3D, and the segmentations are made using 2D slices of the original image that pass through a preprocessing stage before, where the brain is extracted from the skull. The results show that the proposed method is successful, since, in all the applied techniques, there is an improvement in the accuracy rate, proved by the statistical test T-Test. Thus, the work shows that using the principles of combination of classifiers in medical image segmentation can obtain better results.