Tesi realitzada a l'Institut d'Investigacions Biomèdiques August Pi i Sunyer (IDIBAPS) / La Esclerosis Múltiple (EM) afecta preferentemente a la conectividad cerebral lesionando los axones de forma irreversible, siendo esta lesión la principal causa de la discapacidad permanente de los pacientes. El daño axonal se produce de forma aguda debido a la cascada inflamatoria y de forma crónica (degenerativa) debido a la falta de soporte trófico de la mielina, un microambiente alterado (gliótico) y persistencia de inflamación crónica (activación microglial). Los axones son dañados en la fase aguda por el estrés oxidativo y energético y mecanismos de citotoxicidad, produciéndose un fallo del transporte axonal y un fallo de la función mitocondrial. Todos estos procesos culminan en el déficit energético, que pone en marcha mecanismos activos de transección axonal que llevan a la lesión axonal aguda. Los mecanismos de daño axonal crónico serían en parte similares a los agudos (déficit energético) extendidos en el tiempo, junto con el fallo de soporte trófico de la mielina, la modificación de la función y distribución de los canales iónicos y la consecuente alteración del microambiente. Identificar los mecanismos y la dinámica del daño axonal agudo y crónico en la EM permitirá identificar dianas terapéuticas para las que se desarrollarían nuevas terapias neuroprotectoras que disminurían el daño axonal en la EM y por tanto las secuelas. El objetivo del proyecto es analizar distintos aspectos de la biología mitocondrial y de su función respiratoria y energética relacionados con la degeneración axonal en un entorno neuroinflamatorio agudo. Para conseguirlo se ha utilizado un modelo de neuroinflamación in vitro consistente en cultivos organotípicos de cerebelo de ratón estimulados con lipopolisacárido bacteriano (LPS) y los cambios se han evaluado mediante técnicas de microscopía avanzada y biología molecular. A lo largo del estudio de la biología mitocondrial también se ha utilizado un estímulo causante de estrés oxidativo, el peróxido de hidrógeno (H2O2), proceso que forma parte de la neuroinflamación y afecta directamente a la función de los complejos de la cadena respiratoria mitocondrial. Los resultados del estudio nos llevan a proponer el siguiente modelo de la respuesta mitocondrial en un entorno neuroinflamatorio agudo: mientras que a nivel tisular las mitocondrias responden aumentando su capacidad respiratoria y la producción de ATP, a nivel axonal las mitocondrias responden morfológicamente a la inflamación aumentando su tamaño y la complejidad de sus crestas mitocondriales, pero su transporte se ve completamente alterado. La paralización de las mitocondrias se produce en una etapa temprana y aguda de la inflamación, antes de que los daños axonales sean irreversibles. Por tanto, nuestro modelo indica que el mecanismo más crítico en la disfunción mitocondrial en la neuroinflamación aguda es la alteración del transporte axonal de mitocondrias (especialmente el retrógrado). Por tanto, nuestro estudio sugiere la preservación del transporte mitocondrial como una diana terapéutica de neuroprotección en lesiones agudas de EM. / The main cause of permanent disability in Multiple Sclerosis (MS) patients is axonal degeneration. In acute phases of the disease axonal damage is a consequence of the inflammatory cascade and oxidative stress that cause direct damage to mitochondria, inhibiting OXPHOS complexes. In more chronic phases axonal degeneration is due to loss of myelin trophic support, gliosis, redistribution of axonal sodium channels and extended energetic deficiency. Mitochondrial dysfunction is a common player in both stages. Therefore, the elucidation of axonal degeneration mechanisms is important for the identification of new therapeutic targets and the development of neuroprotective therapies that decrease axonal damage in MS. The objective of the project is to analyze different aspects of mitochondrial biology and their respiratory and energetic functions related with axonal degeneration in an acute neuroinflammatory environment. Organotypic slice cultures of mouse cerebellum were stimulated with LPS to activate microglia and simulate neuroinflammation, and mitochondrial changes were evaluated with advanced techniques of molecular biology and microscopy. The results suggest that tissular mitochondria are responding to acute neuroinflammation increasing their respiratory capacity and their production of ATP, and axonal mitochondria react morphologically increasing their size and their cristae complexity. However, axonal mitochondrial transport is completely impaired, in an early stage of acute inflammation before axonal damage is irreversible. Therefore, we propose that the critical mechanism of mitochondrial dysfunction in acute neuroinflammation is the impairment of axonal mitochondrial transport. As a result, the preservation of axonal mitochondrial transport represents a therapeutic target for neuroprotection in acute MS lesions.

L'electroencefalografia (EEG) és una tècnica no invasiva que permet l'estudi de l'activitat elèctrica espontània cerebral, i que es caracteritza per oferir una elevada resolució temporal que es situa en l'ordre dels mil·lisegons. Aquesta tècnica permet obtenir informació sobre les respostes neuronals gràcies al fet que capta l'activitat electromagnètica relacionada amb els corrents elèctrics desencadenats per la circulació de ions a través dels canals iònics de la membrana de la neurona. La limitació principal d'aquesta tècnica és que estudiada amb els procediments tradicionals presenta una pobra resolució espacial, deguda entre altres raons a que les mesures es prenen en el cuir cabellut, molt lluny de les fonts cerebrals que generen els potencials elèctrics mesurats, el que implica una gran atenuació dels senyals elèctrics cerebrals originals, ja que el senyal elèctric ha de travessar diferents teixits.L'activitat elèctrica cerebral pot ser també provocada (evocada) constituint els potencials evocats, que són un senyal que s'obté amitjant fragments de l'EEG, que es produeixen com a conseqüència de l'activitat neuronal relacionada amb el processament cerebral d'un estímul sensorial, activitat motora o una activitat cognitiva. Aquest treball posa en evidència que es poden aconseguir guanys quantitatius amb l'aplicació de tècniques matemàtiques en a l'estudi dels potencials evocats cerebrals, i també avenços rellevants en la seva interpretació. També es fonamenta l'interès de no centrar els estudis de les característiques de la resposta evocada en les mesures tradicionals (latència, amplitud), i la necessitat d'estudiar la dinàmica espacio-temporal de les fonts. Aquest enfocament permet aconseguir nova informació crucial tant en el coneixement de la resposta cerebral en subjectes normals, com en la possibilitat de detectar alteracions funcionals cerebrals en una patologia determinada, en concret en l'alcoholisme. L'abordatge proposat per analitzar les respostes elèctriques cerebrals evocades, permet obtenir informació sobre el funcionalisme cerebral que d'altra manera no és accessible. Finalment es descriu que els potencials evocats estan generats per nombrosos components independents que poden presentar multiplicitat de fonts cerebrals. En conclusió, aquest treball posa de relleu l'interès i la necessitat de l'aplicació d'algorismes matemàtics en l'estudi dels potencials evocats, que siguin capaços d'augmentar la resolució espacial, d'estudiar la dinàmica de les fonts que generen els potencials evocats, i de comparar diferències en la l'evolució temporal d'aquestes fonts per l'estudi de del funcionament cerebral. A més, obre una via per estudiar les fonts dels components estadísticament independents dels potencials evocats estudiant els "trials" originals, evitant així la pèrdua d'informació relacionada amb l'amitjat que tradicionalment s'utilitza per l'estudi dels potencials evocats. Finalment es demostra l'aplicabilitat dels nous enfocaments proposats tant en l'estudi del funcionalisme cerebral normal, com en un trastorn mental de tanta transcendència com l'alcoholisme.

ENGLISH: SUMMARYThe present thesis encloses four studies that sought to asses the neural correlates, timing and modulatory effects of a negative emotional context on the processing of task-irrelevant novel sounds within the framework of auditory-visual oddball experimentation. Study I, II and III were conducted using event-related brain potentials (ERP) and Study IV used functional magnetic resonance imaging (fMRI).In Study I, fourteen healthy volunteers responded to a visual discrimination task, with either neutral or threatening sceneries, while a 64-channel electroencephalogram (EEG) was recorded. In Study II, fourteen healthy female volunteers responded to visual stimuli displaying either threatening or neutral sceneries, using an optimised version of the task, while a 64-channel electroencephalogram (EEG) was recorded. In Study III, fourteen female subjects and fourteen male subjects were recorded using a 64-channel electroencephalogram (EEG) while performing the same visual discrimination task as in Study II. In Study IV, seventeen healthy female volunteers responded to a visual colour discrimination task, with images of emotional facial expressions (angry, fearful or neutral), while neuroimaged in a 3Tesla scanner. In all experimental designs, single auditory stimuli, consisting of a majority of standard tones and infrequent novel environmental sounds, preceded the images and had to be ignored by the subjects. The main results in all four studies were pointing at comparable conclusions. Novel sounds elicited a distracting effect on subjects' performance, reflected by longer response times compared to those in standard trials. This effect was consistently magnified when preceding and following images were of a negative emotional load as compared to the neutral images. In Study III, women, but not men, showed this effect.Brain responses recorded with ERPs revealed, in Study I, an enhancement of late novelty-P3 responses to novel sounds in negative context, compared to the neutral one. Furthermore, Study II demonstrated that this modulatory effect can also occur in the early phase of this ERP component. Study III showed that the modulation of the early novelty-P3 was present only in women. Hemodynamic responses, in turn, showed that activation induced by novel sounds in superior temporal gyrus, comprising secondary cortex, planum temporale and primary auditory cortex, was enhanced when subjects responded to faces with a negative emotional expression compared to the neutral ones. The combination of results in the four studies show that the emotional context enhances excitability of auditory novelty cerebral regions at early stages of processing, making irrelevant sounds become more available in the attentional set under threatening conditions. Still, gender differences may be present in these effects, possibly due to differences in the evaluation of the emotional stimuli. / CATALÀ:La present tesi inclou quatre estudis que pretenen determinar els correlats neurals, temporalitat i efectes modulatoris d'un context emocional negatiu en el processament de sons novedosos irrellevants per la tasca en curs, en el marc de l'experimentació oddball auditivo- visual. L'Estudi I, II i III van ser duts a terme amb la tècnica de potencials evocats (PEs) i per l'Estudi IV es va utilitzar resonància magnètica funcional (RMf).A l'Estudi I, catorze voluntaris sans van respondre a una tasca de discriminació visual, amb escenes bé neutres, bé amenaçants, mentre s'enregistrava el seu electroencefalograma (EEG) de 64 canals. A l'Estudi II, catorze voluntàries sanes van respondre a estímuls visuals que representaven, bé escenes amenaçants o bé neutres, utilitzant una versió optimitzada de la tasca, mentre s'enregistrava el seu electroencefalograma (EEG) de 64 canals. A l'Estudi III, catorze dones i catorze homes van ser enregistrats utilitzant electroencefalograma (EEG) de 64 canals mentre realitzaven la mateixa tasca de discriminació visual que a l'Estudi II. A l'Estudi IV, disset voluntàries sanes van respondre a una tasca de discriminació de color, amb imatges d'expressions facials emocionals (d'amenaça, de por o neutra), mentre eren mesurades en un escàner de RMf de 3Tesla. En tots els dissenys experimentals, un estímul auditiu únic, que podia ser, bé en una majoria un to estàndard, o bé un so novedós ambiental infreqüent, precedia les imatges i havia d'ésser ignorat pels subjectes. Els principals resultats en tots quatre estudis apuntaren a conclusions comparables. Els sons novedosos produïren un efecte distractor en el rendiment dels subjectes, reflexat en temps de resposta més llargs comparats amb els assaigs amb sons estàndard. Aquest efecte va veure's consistentment magnificat quan les imatges precedents i següents tenien una càrrega emocional negativa en comparació a les imatges neutres. A l'Estudi III, les dones, però no els homes, van mostrar aquest efecte.Les respostes cerebrals enregistrades amb PEs revelaren, a l'Estudi I, un augment d'amplitud de la fase tardana del patró P3 de novetat davant de sons novedosos en context negatiu, en comparació amb el context neutre. A més, l'Estudi II va demostrar que aquest efecte modulatori pot ocórrer també en la fase primerenca d'aquest component de PE. L'Estudi III va mostrar que la modulació de la P3 de novetat era present només en dones. Les respostes hemodinàmiques, alhora, van mostrar que l'activació induïda pels sons novedosos al gir temporal superior, incloent escorça auditiva secundària, planum temporale i escorça auditiva primària, va ser augmentada quan els subjectes respongueren a cares amb una expressió emocional negativa en comparació amb les neutres. La combinació de resultats en els quatre estudis mostra que el context emocional augmenta l'excitabilitat de regions cerebrals en àrees primerenques de processament, fent que sons irrellevants es esdevinguin més disponibles en el set atencional en condicions d'amenaça. Tanmateix, és possible l'existència de diferències de gènere en aquests efectes, possiblement degut a diferències en l'avaluació dels estímuls emocionals. REFERENCESAlho, K., Winkler, I., Escera, C., Huotilainen, M., Virtanen, J., Jääskelainen, I.P., Pekkonen, E., Ilmoniemi, R.J. (1998). Processing of novel sounds and frequency changes in the human auditory cortex: magnetoencephalographic recordings. Psychophysiology, 35, 211-224.Bledowski, C., Prvulovic, D., Hoechstetter, K., Scherg, M., Wibral, M., Goebel, R., Linden, D.E.J. (2004). Localizing P300 generators in visual target and distractor processing: a combined event-related potential and functional magnetic resonance imaging study. The Journal of Neuroscience, 24(42), 9353-9360.Bradley, M.M., Codispoti, M., Lang, P.J. (2006). A multi-process account of startle modulation during affective perception. Psychophysiology, 43, 486-497.Clark, V.P., Fannon, S., Lai, S., Benson, R., Bauer, L. (2000). Responses to rare visual target and distractor stimuli using event-related fMRI. Journal of Neurophysiology, 83, 3133-3139. Cuthbert, B.N., Schupp, H.T., Bradley, M.M., McManis, M., Lang, P.J. (1998). Probing affective pictures: attended startle and tone probes. Psychophysiology, 35, 344-347.Escera, C., Alho, K., Winkler, I., Näätäänen, R. (1998). Neural mechanisms of involuntary attention to acoustic novelty and change. Journal of Cognitive Neuroscience, 10(5), 590-604.Escera, C., Alho, K., Schröger, E., Winkler, I. (2000). Involuntary attention and distractibility as evaluated with event-related brain potentials. Audiology and Neurootology, 5, 151-166.

Brain derived neurotrophic factor (BDNF) is a chemokine which levels are regulated by neuronal activity and could act as a sensor in front of distinct physiologic stimulus, activating the transcription of specific group of genes. In this work we show that BDNF induces the expression of BMP7 in neurons through TrkB receptor and MAPK/ERK pathways, an induction mechanism that is mediated in part by the release of the transcriptional repression exerted by p53 family proteins. BMP members in mammals are expressed in the growing nervous system where emerged as crucial regulators of dorsoventral patterning of the neural tube, neural cell fate determination, and cell death as well as terminal neural cell differentiation. In the earlier cerebral cortex development (at embryonic day 13, E13) BMPs predominantly induce cell death and inhibit the proliferation, as a mechanism for the regulation of cell number and phenotype within the developing cortex. Subsequently they exert sequential actions promoting neuronal differentiation at E16 and increasingly with time, they promote astrocytic differentiation and inhibit oligodendrocytes generation. This thesis demonstrates that BMP7 injection at midgestation alters the laminar distribution of pyramidal neurons in the cerebral cortex while GABAergic neurons distribution was not affected. We observed that abnormal high levels of BMP7 during cerebral cortex development induce the premature radial glia maturation into astrocytes impairing the radial migration of upper layers pyramidal neurons that remained accumulated in lower cortical regions. We also observed that altered BMP7 levels during midgestation lead to corpus callosum malformation. Although corpus callosum agenesis can be due to multiple causes, our analysis show that the correct pattern of BMP7 expression is necessary for the proper maturation of intermediate structures such as the glial wedge, the induseum griseum and the subcallosal sling, that provide essential guidepost signals for the proper corpus callosum development. Based on these results, it is proposed a physiologic model where the expression of BDNF induced by the initial electrical activity in the perinatal period would induce in turn, an increase in BMP7 expression. Both chemokines may act co-ordinately maturating neurons and glial cells at the end of neurogenic period. The alteration of BDNF and BMP7 spatio-temporal expression patterns could dramatically affect the proper cerebral cytoarchitecture and consequently the cerebral functioning. Indeed, different traumas occurred during embryonic and perinatal development are associated with an imbalance in BDNF and BMP7 levels. To check this hypothesis we reproduced an embryonic sublethal hypoxia, a pathological condition that can be associated to altered BDNF and BMP7 expression. Moreover, perinatal reduction of oxygen input can dramatically affect the cerebral cortex developmental program. As a result, many behavioural and learning disorders in infants have been associated to this pathological condition. We observed that this condition reduces BMP7 expression and signalling in the cerebral cortex promoting the differentiation of cortical progenitors into the oligodendrocytes in detrimental to the astroglial fate in vitro and in vivo. So, our findings indicate that changes on BMP7 expression in the tightly regulated developmental program of the central nervous system might importantly modify the cellular fate choice of cortical progenitors. When this change occurs during the critic perinatal developmental period, it could compromise the normal brain functionality in the affected individual. / “FUNCIÓN Y REGULACIÓN DE LA PROTEINA MORFOGENÉTICA DE HUESO (BMP7) EN EL DESARROLLO DE LA CORTEZA” TEXTO: "Brain derived neurotrophic factor" (BDNF) es una citoquina regulada por la actividad neuronal y puede actuar como sensor en respuesta a distintos estímulos fisiológicos, activando grupos específicos de genes. En este trabajo demuestro que BDNF induce la expresión de BMP7 en neuronas a través del receptor TrkB y la vía de señalización MAPK/ERK. Un mecanismo de inducción mediado en parte por la liberación de la represión transcripcional ejercida por la familia de proteínas p53. La inyección intraventricular de BMP7 durante la corticogenesis altera la distribución de las neuronas piramidales en la corteza cerebral. BMP7 induce la maduración prematura de la glia radial hacia astrocito alterando la migración radial de las neuronas piramidales de capas altas, que quedan anormalmente acumuladas en capas corticales inferiores. Niveles anormales de BMP7 durante fases gestacionales intermedias provocan malformación del cuerpo calloso (CC). Aunque la agénesis del CC puede ser debida a múltiples causas, nuestros análisis muestran que BMP7 es necesario para la formación de poblaciones de la línea media (glial wedge, induseum griseum y subcallosal sling) que participan en mecanismos de guía axonal necesarios para el desarrollo del CC. Proponemos un modelo fisiológico donde la expresión de BDNF inducida por el aumento de actividad eléctrica perinatal induciría a su vez un aumento de los niveles de BMP7. Ambas citoquinas actuarían conjuntamente madurando de una manera sincrónica las poblaciones neuronales y gliales de la corteza cerebral. La modificación del patrón de expresión espacio-temporal de ambas citoquinas podría afectar la composición celular y por tanto la correcta funcionalidad de la corteza cerebral. De hecho, diferentes traumas producidos durante el desarrollo embrionario y perinatal, donde se observa alteración de los niveles de BDNF y BMP7, están asociados a distintos desordenes neurológicos. En este trabajo reproducimos una hipoxia embrionaria sub-letal y observamos que los niveles de expresión y señalización de BMP7 están reducidos en animales hipóxicos. Esta reducción en los niveles de BMP7 promueve la diferenciación de los progenitores corticales hacia un fenotipo oligodendroglial en detrimento del fenotipo astroglial. Por tanto, BMP7 es vital para la correcta determinación de diferentes progenitores neurales durante el desarrollo cortical.

La migranya és un trastorn neurològic molt prevalent a la població caracteritzat per episodis de cefalea recurrents i incapacitants. És una malaltia amb herència complexa, causada per múltiples gens que actuen en combinació amb factors ambientals.Aquest treball té per objectiu aprofundir en el coneixement dels factors genètics implicats en l'etiologia de les dues formes més comunes de migranya: la migranya sense aura (MO) i la migranya amb aura (MA).S'ha avaluat la participació en la susceptibilitat a la migranya comuna o a algun dels subtipus clínics principals de 45 gens candidats mitjançant estudis d'associació de tipus cas-control de 255 variants polimòrfiques, seleccionades principalment en base a criteris de cobertura gènica. La selecció de gens s'ha centrat en sistemes de gens candidats que codifiquen proteïnes funcionalmente relacionades.En primer lloc, l'estudi de polimorfismes sinònims del gen que codifica el receptor d'estrògens ESR1 i d'una inserció Alu del gen del receptor de progesterona PGR no recolzen la participació d'aquestes variants en la migranya, en oposició a estudis previs realitzats en altres poblacions. A continuació s'han estudiat 19 gens del sistema de neurotransmissió serotoninèrgica en una població àmplia i s'han identificat haplotips de risc en els gens del receptor 2B de serotonina (HTR2B) i de la monoamina oxidasa A MAOA) en el grup de MO, i en el gen de la decarboxilasa d'aminoàcids aromàtics (ADDC o DDC) en el grup de MA, resultats que es mantenen significatius en aplicar correccions per comparacions múltiples. La AADC i la MAOA participen en la síntesi i la degradació, respectivament, de serotonina i dopamina.En la tercera part del treball s'han analitzat SNPs de 9 gens relacionats amb el sistema dopaminèrgic seguint un disseny en dues etapes. S'han identificat associacions nominals en cinc gens, dues de les quals es mantenen significatives després d'aplicar correccions per múltiples comparacions. Malauradament, cap d'aquestes associacions s'ha replicat en una segona mostra.La darrera part del treball s'ha centrat en l'estudi de nous gens candidats pels que no s'havia avaluat encara la seva possible relació amb el fenotip migranós. L'anàlisi del gen de la sintaxina 1A (STX1A) a la migranya ha mostrat en un primer estudi una associació nominal que es manté en doblar els controls. Els resultats obtinguts en ampliar el número de casos i de controls en un segon estudi indiquen que es podria tractar d'un fals positiu. A continuació s'ha estudiat la participació en la migranya de 15 nous gens candidats que codifiquen proteïnes implicades en la regulació de la neurosecreció. S'ha identificat un haplotip de susceptibilitat a MO en el gen de la complexina 2 (CPLX2), que codifica una proteïna reguladora dels passos finals de la fusió de membranes per l'alliberament de neurotransmissors. D'altra banda, s'ha identificat una associació entre un SNP del gen NSF, que codifica la proteïna responsable de la reactivació dels elements de fusió a la membrana presinàptica, i el grup de MA. Aquestes associacions estan pendents de rèplica, però podrien aportar una nova evidència a favor de la hipòtesi d'una disfunción sinàptica en alguns trastorns neurològics paroxístics.La identificació d'associacions específiques de MO o MA suggereix que aquests trastorns tenen, com a mínim en part, factors de susceptibilitat específics. D'altra banda s'han identificat alguns polimorfismes associats a ambdós grups, tot recolzant també l'existència de factors etiològics comuns. / AUTHOR: Roser Corominas CastiñeiraTITLE: Evaluation of the genetic contribution to common forms of migraineTEXT:Migraine is a highly prevalent neurological disorder with a complex inheritance pattern. Many genes in interaction with environmental factors participate in the risk to develop the disease. However, the precise mechanisms underlying the pathogenesis of migraine are not completely understood.The aim of our project was to get more insight into the genetic factors involved in the etiology of the common forms of migraine, migraine without aura (MO) or migraine with aura (MA), investigating the role of 45 candidate genes through case-control association studies of 255 genetic polymorphic variants selected according to genetic coverage parameters.Our study in estrogen receptor and progesterone receptor genes does not support a major contribution to the pathogenesis of migraine.We also evaluated the possible contribution of 19 serotonin-related genes to the disorder. Multiple-marker analysis revealed risk haplotypes in the HTR2B and MAOA genes conferring susceptibility to MO, and an haplotype in DDC specific to MA.The contribution to migraine susceptibility of eight additional genes involved in dopaminergic neurotransmission was evaluated through a two-stage case-control association study. The positive results obtained in the first population were not replicated in the second independent cohort.Finally, we investigated the involvement of genes encoding proteins involved in the regulation of synaptic exocytosis of neurotransmitters. In an initial study, we assessed the contribution of STX1A to migraine and identified a significant association with migraine. However, these results were not maintained when the population was enlarged. The study of 15 genes, including STX1A, in a larger sample reveals several nominal associations, but only two SNPs in CPLX2 for MO and one SNP in NSF for MA remained significant after corrections for multiple testing. Further studies are required to confirm the participation of these genes in migraine susceptibility.

En esta Tesis Doctoral se pone de manifiesto que el reflejo de sobresalto acústico está anormalmente reducido o incluso ausente en la parálisis supranuclear progresiva pero es normal en la atrofia multisistémica y normal o discretamente retrasado en la enfermedad de Parkinson. Por otro lado, las respuestas faciales a estímulos somestésicos periféricos registradas en el músculo orbicularis oculi están ausentes en la parálisis supranuclear progresiva en relación a otros parkinsonismos. La curva de recuperación de la excitabilidad del reflejo de parpadeo está alterada, sin embargo, de forma similar en los distintos síndromes parkinsonianos.Es otra de las conclusiones de la Tesis que el reflejo de sobresalto acústico origina una activación de la vía retículoespinal que facilita la ejecución de un acto motor determinado y acorta el tiempo de reacción. Este fenómeno se demuestra en sujetos sanos y en pacientes con enfermedad de Parkinson y con atrofia multisistémica, pero no en pacientes con parálisis supranuclear progresiva. La ausencia de efecto sobre el tiempo de reacción en estos pacientes se relaciona con el hecho de que el reflejo de sobresalto está ausente o anormalmente reducido. La magnitud del efecto producido se modifica con las condiciones ambientales y el nivel de atención. La preparación para la ejecución de un acto motor reduce la habituación de la reacción de sobresalto y facilita su aplicabilidad clínica.En resumen se puede decir que, en la parálisis supranuclear progresiva el reflejo palmomentoniano presenta una anormal distribución de la respuesta en los músculos faciales; el reflejo de sobresalto está ausente o reducido; el tiempo de reacción no experimenta aceleración tras un sobresalto acústico; además existe una alteración de la curva de recuperación de la excitabilidad del reflejo de parpadeo. En la enfermedad de Parkinson y en la atrofia multisistémica los hallazgos neurofisiológicos son similares tanto en lo que se refiere a las alteraciones en la recuperación de la curva de excitabilidad del reflejo de parpadeo como al efecto producido sobre el tiempo de reacción por un sobresalto acústico y a las respuestas faciales producidas por estímulos somestésicos periféricos. Las diferencias detectadas en el estudio neurofisiológico entre los distintos tipos de parkinsonismo pueden deberse a trastornos en la modulación que ejercen los ganglios basales sobre el núcleo pedúnculopontino y otros núcleos del tronco cerebral o bien ser la expresión de cambios estructurales específicos en circuitos retículoespinales.

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More recently, however, functional MRI (fMRI) has been proposed as an alternative method for that. Most fMRI memory studies have calculated lateralization indices (LI) in the MTL from suprathreshold voxels only, but the selection of threshold remains highly arbitrary. We hypothesized that LIs could be reliably extracted from the distribution of voxels encompassing all positive T statistical values, each weighted by their own statistical significance. We also hypothesized that patient LIs that are two or more standard deviations (SD) away from the control group mean LI may be more clinically relevant than LIs that are not compared to control group.Methodology Thirteen healthy subjects had memory fMRI, and five epilepsy patients had both fMRI and the Intracarotid Amobarbital Procedure (IAP). The fMRI task consisted of encoding patterns, scenes, and words. These three materials present distinct degrees of verbalizability, words being the most verbalizable and patterns, the least. Every subject was submitted to three encoding tasks, one for each stimulus modality and each one was executed in a single fMRI sequence. In each task, 88 stimuli were presented in an event-related design; 44 were presented only once (―novel‖ condition) and 2 were presented 22 times each (―repeated‖ condition). In subjects submitted to IAP, each hemisphere was independently injected 112. 5 mg of sodic amorbarbital. After confirmation of drug effect, hemispheric dominance for memory was evaluated by presenting the subject 8 obejects. After return of electroencephalographic and neurologic exam to normal, subjects were submitted to a recognition task. Laterality indices were calculated by two basic ways: i) by the classic approach of comparing the number of activated voxels on each side of a determined region of interest (Voxel Count, QtVx), and ii) by comparing the areas below the voxel distribution curves, weighted by either T (PT) or P values (PP1 e PP2), where only voxels with positive T values (and therefore positively correlated with the task) were included.Results ILs differed between materials [F(2. 114) = 9. 41, P < 0. 0005] and techniques [F(3. 111) = 4. 74, P < 0. 005]. For all techniques, patterns tended to right-lateralize; words, leftlateralize; and scenes, lateralize intermediately. Words significantly differed from patterns [t(92) = 3. 37, P < 0. 005], and there was a tendency for a difference between patterns and scenes (P = 0. 064) and scenes and words (P = 0. 077). For each subject, the QtVx10 technique produced the strongest lateralizations, encompassing the whole range between -1 and +1. The weighted distributions, due to a greater number of less significant voxels, produced smaller lateralizations, but the variability between subjects decreased considerably in comparison to QtVx10. All weighted techniques significantly differed from QtVx10—PT vs. QtVx10: [t(65) = 2. 34, P < 0. 05] PP1 vs. QtVx10: [t(65) = 2. 62, P < 0. 05]; PP2 vs. QtVx10: [t(65) = 2. 37, P < 0. 05]—but not from each other. LIs calculated using weighted distributions were more consistent, with standarddeviations in the control group 50% smaller than those obtained with QtVx10. Moreover, the weighted distributions were able to identify deviations larger than 2 SDs when fixed-effects analysis was applied to the two patients whose IAP clearly lateralized to the right and who had lesions in the left MTL, while deviations obtained by using QtVx10 remained smaller than 2 SDs.Conclusions We believed this study provides good evidence that for a given patient, a single LI (with no reference to a control population) may not be enough to determine anomalous organization of memory function in the MTL. Therefore, the ideal strategy is to compare the laterality in patients with those derived from a normal control group, which is possible by using fMRI. In our sample, wheighted LIs produced clearer differentiation between patients and the control group (larger SDs) than LIs based on statistical thresholds, since wheighted LIs yield smaller variability. This effect is still more intense when the three material types are jointly analyzed, which suggests that the study of memory by fMRI, using wheighted LIs and fixes-effects analysis, is the most suitable for clinical applications. / Introdução A memória é uma das funções corticais superiores mais complexas e é fundamental para o funcionamento normal do ser humano, sendo o hipocampo uma área que tem sido consistentemente indicada como crítica para a codificação de novas memórias. A memória pode ser subdividida em declarativas (que podem ser reproduzidas verbalmente) e não declarativas (ou procedurais). As memórias declarativas podem ainda ser subdivididas em episódicas (relacionadas a um evento bem definido no tempo) e semânticas (com pobre identificação temporal). A lateralização da memória declarativa pode ser útil para o planejamento cirúrgico relacionado à epilepsia do lobo temporal medial (LTM), já que a ressecção de um dos LTMs pode completamente livrar determinados tipos de pacientes de crises epilépticas. Atualmente, o método de eleição para determinar reserva funcional de memória nos LTMs tem sido o teste do amobarbital sódico (TAS). Mais recentemente, no entanto, a ressonância magnética funcional (RMF) tem sido proposta como um método alternativo para esse fim. A maioria dos estudos de RMF tem calculado índices de lateralização (IL) de memória no LTM utilizando apenas voxels acima de determinado limiar estatístico arbitrário. Nesta tese, nós hipotetizamos que ILs por RMF poderiam ser confiavelmente extraídos de distribuições inteiras de voxels, compreendendo todos os valores positivos de T, onde a contribuição de cada voxel para o cálculo do IL seria ponderada pela sua respectiva significância estatística. Hipotetizamos também que os ILs obtidos de pacientes que estejam dois ou mais desvios-padrão distantes do IL médio do grupo controle podem ser mais clinicamente relevantes do que ILs pouco diferentes da média normal ou que não sejam comparados a um grupo controle.Metodologia Treze sujeitos saudáveis tiveram RMF de memória e cinco pacientes com epilepsia tiveram tanto RMF como TAS. Foram estudados três modalidades de estímulos: padrões, cenas e palavras. Essas modalidades possuem graus de “verbalizidade” distintos, sendo as palavras os estímulos mais verbalizáveis; e padrões, os menos verbalizáveis. Foram realizadas três tarefas de memorização, cada uma utilizando uma modalidade de estímulos específica, e cada uma sendo executada dentro de uma única seqüência de RMF. Em cada tarefa, 88 estímulos foram apresentados utilizando o MRER (método relacionado a eventos rápidos ou, do inglês, event-related), dos quais 44 foram apresentados somente uma vez (condição “novos”) e 2 foram apresentados 22 vezes cada um (condição “repetidos”). Em sujeitos submetidos ao TAS, em cada hemisfério foram separadamente injetados 112,5 mg de amobarbital sódico. Após confirmação do efeito da droga, a dominância hemisférica para memória foi avaliada através da apresentação de 8 objetos ao sujeito. Após retorno do eletrencefalograma (EEG) e do exame neurológico à normalidade, foi realizado um teste de reconhecimento de objetos. Os índices de lateralização foram calculados de duas formas básicas: i) pela abordagem clássica de comparar o número de voxels ativados nos dois lados de uma RDI específica (Quantificação de Voxels, QtVx), e ii) pela comparação entre as áreas abaixo das curvas de distribuição de voxels ponderadas estatisticamente tanto por valores de T (PT), como por valores de P (PP1 e PP2), onde apenas voxels com valores de T positivos (portanto, positivamente correlacionados com a tarefa) foram incluídos.Resultados ILs diferiram entre materiais [F(2,114) = 9,41, P < 0,0005] e entre técnicas [F(3,111) = 4,74, P < 0,005]. Para todas as técnicas, padrões tenderam a lateralizar para a direita, palavras para a esquerda, e cenas intermediariamente. Palavras diferiram significativamente de padrões [t(92) = 3,37, P < 0,005], e houve uma tendência para a diferença entre padrões e cenas (P = 0,064) e cenas e palavras (P = 0,077). Em nível de indivíduo, a técnica QtVx10 produziu as lateralizações mais fortes, abrangendo toda a faixa de valores entre -1 e +1. As distribuições ponderadas, devido ao maior número de voxels menos significativos, produziram lateralizações menores, mas a variabilidade entre sujeitos diminuiu consideravelmente em comparação à QtVx10. Todas as técnicas ponderadas diferiram significativamente de QtVx10—PT vs. QtVx10: [t(65) = 2,34, P < 0,05] PP1 vs. QtVx10: [t(65) = 2,62, P < 0,05]; PP2 vs. QtVx10: [t(65) = 2,37, P < 0,05]—mas não entre si. ILs calculados por distribuições ponderadas foram mais consistentes, com desviospadrão no grupo controle aproximadamente 50% menores do que aqueles obtidos pela técnica QtVx10. Além disso, as distribuições ponderadas conseguiram identificar desvios maiores do que 2 DPs utilizando AEF nos dois pacientes com TAS claramente lateralizados para a direita e lesões no LTM esquerdo, enquanto que os desvios obtidos por QtVx10 permaneceram menores do que 2 DPs.Conclusões Nós acreditamos que este estudo fornece boas evidências de que, para um dado paciente, o índice de lateralização isoladamente (i. e. , sem referência à população normal) pode não ser suficiente para determinar se existe uma organização anômala de funções de memória no LTM. Portanto, o ideal é comparar a lateralização de pacientes com aquelas derivadas de um grupo normal de controle, o que é possibilitado pelo uso de RMF. Na nossa amostra, os ILs ponderados produziram uma diferenciação mais clara entre pacientes e o grupo de referência (maiores distâncias em termos de DP) do que ILs baseados em limiares estatísticos, já que ILs ponderados produzem menor variabilidade. Esse efeito é ainda mais intenso quando os três tipos de materiais são analisados conjuntamente, sugerindo que o estudo de memória por RMF, utilizando ILs ponderados e análise de efeitos fixos (AEF) é o mais adequado para aplicação na clínica.

Made available in DSpace on 2013-08-07T19:04:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000431025-Texto+Completo-0.pdf: 7778294 bytes, checksum: a5988d48d6ac338bc21544cdca5e59bb (MD5) Previous issue date: 2011 / Objectives: To evaluate bioelectrical pattern during sleep of newborns with very low birth weight and identify parameters that correlate with the neurological outcome during the first year of life. Patients and methods: We studied premature infants with birth weights less than 1500g, admitted to the Neonatal Intensive Care Unit of Hospital São Lucas - PUCRS, from February 2007 to July 2009. In clinical conditions to perform EEG and ultrasound with no evidence of cerebral malformation or intracranial hemorrhage grade III-IV. The control group was composed of full-term newborns, born by vaginal delivery, at the same hospital from July 2008 to July 2009, with appropriate weight for gestational age, Apgar at 5 minutes greater than or equal to 7 and without clinical complications. The preterm infants underwent 2 hours of monitoring by EEG, the first EEG after the first 48 hours of life until the 14th day of life, the second recording was conducted between 38-42 weeks corrected age. In term neonates we conducted an EEG of sufficient duration to record the complete cycle of sleep, at 24-72 hours of life. Results: We included 96 neonates, 49 term and 47 preterm infants. All premature infants underwent the first EEG and 22 had the second. The first EEG of premature infants is characterized by an initial pattern of discontinuity in NREM / REM sleep and the bioelectrical evolution presents a continuous pattern in REM and alternating in NREM sleep. The bioelectric pattern and sleep organization of the 2nd sleep EEG of premature infants when compared with the findings of the EEG of term infants showed statistically significant differences in relation to a lower percentage of REM sleep (p = 0. 019), higher percentage of transitional sleep (p = 0. 005), higher lability (p = 0. 028) and shorter interburst interval (p <0. 001) and higher percentage of interhemispheric synchrony (p <0. 001). Regarding the variables, bioelectric delta brushes in NREM sleep, delta brushes in REM sleep and duration of the largest interburst interval, we observed greater significant differences (p <0. 001, p <0. 001 and p <0. 001). There were no abnormalities in the EEGs of full-term newborns. Regarding the EEGs of premature infants the presence of positive sharp waves and pseudo physiological rhythmic activity of the first recording was related to the outcomes change on neurological examination (p = 0. 042 and p= 0. 034) and developmental delay (p = 0. 032 and p = 0. 036 ). The changes in background activity as well as the standard of "dysmaturity" were also correlated with altered neurological examination (p = 0. 034 and p = 0. 004), developmental delay (p = 0. 010, p = 0. 001) as well as cerebral palsy (p = 0. 002 and p = 0. 029). The twins had a higher risk of altered neurological examination (p = 0. 044) and developmental delay (p = 0. 036). Maternal age had a higher risk for change in the neurological exam (p = 0. 002), developmental delay (p = 0. 010) and cerebral palsy (p = 0. 033).Conclusion: The evolution of cerebral bioelectrogenesis follows a pattern of extra-uterine development related to conceptional age (corrected age). The extrauterine development of premature infants with very low birth weight affect the maturation of bioelectric pattern with regard to parameters, delta brushes in NREM / REM, larger and smaller interburst interval, percentage of interhemispheric synchrony. Abnormal EEG patterns such as positive sharp waves, pseudo physiological rhythmic activity, change of background activity and "dysmaturity" were strongly associated with adverse neurological outcomes, as well as clinical variables, multiple birth, maternal age, low birth weight and smoking. / OBJETIVOS : Avaliar o padrão bioelétrico durante o sono de recém nascidos de muito baixo peso e identificar os parâmetros que se correlacionam com o prognóstico neurológico durante o primeiro ano de vida. PACIENTES E MÉTODOS : Foram estudados neonatos prematuros com peso ao nascimento inferior a 1500g, internados na Unidade de Terapia Intensiva Neonatal do Hospital São Lucas da PUCRS, no período de fevereiro de 2007 a julho de 2009, em condições clínicas para realizar o EEG e com ultrassonografia cerebral sem evidências de malformações ou hemorragia intracraniana graus III-IV. O grupo controle foi composto por recém-nascidos a termo, nascidos de parto vaginal, no mesmo hospital, no período de julho de 2008 a julho de 2009, com peso adequado para a idade gestacional, apgar no 5° minuto maior ou igual a 7, sem intercorrências clínicas. Os recém-nascidos prematuros foram submetidos a 2 horas de monitoração através de EEG, sendo o primeiro EEG realizado após as primeiras 48 horas de vida e até o 14° dia de vida, o segundo exame foi realizado com idade corrigida entre 38-42 semanas. Nos neonatos a termo foi realizado um EEG com duração suficiente para o registro de ciclo completo do sono, entre 24-72 horas de vida. RESULTADOS : Foram incluídos 96 recém-nascidos, sendo 49 a termo e 47 prematuros. Todos os prematuros realizaram o primeiro EEG e 22 realizaram o segundo. O primeiro EEG dos prematuros se caracteriza por um padrão inicial de descontinuidade em sono NREM/REM e, com a evolução bioelétrica, apresenta um padrão contínuo em sono REM e alternante em sono NREM. O padrão bioelétrico e a organização do sono no 2° EEG dos prematuros quando comparados com os achados do EEG dos neonatos a termo evidenciou diferenças estatisticamente significativas em relação a um percentual menor de sono REM (p= 0,019), maior percentual de sono transicional (p=0,005), maior labilidade (p=0,028) e menor intervalo intersurto (p<0,001) e maior percentual de sincronia interhemisférica (p< 0,001). Em relação às variáveis bioelétricas, fusos delta em sono NREM, fusos delta em sono REM e duração do maior intervalo intersurto, observamos diferenças significativas (p<0,001, p<0,001 e p<0,001). Não foram observadas anormalidades nos EEGs dos neonatos a termo. Em relação aos EEGs dos prematuros, a presença de ondas agudas positivas e atividade rítmica pseudofisiológica no primeiro registro foi relacionada aos desfechos envolvendo alteração no exame neurológico (p=0,042 e p= 0,034) e atraso no desenvolvimento neuropsicomotor (DNPM) (p=0,032 e p =0,036). As alterações do ritmo de base, assim como o padrão de “dismaturidade” também foram correlacionadas aos desfechos: alteração do exame neurológico (p=0,034 e p=0,004), atraso de DNPM (p=0,010, p=0,001) além de paralisia cerebral (p=0,002 e p=0,029). A gemelaridade apresentou maior risco para alteração no exame neurológico (p=0,044) e atraso de DNPM (p=0,036). A idade materna implicou em maior risco para a alteração do exame neurológico (p=0,002), atraso de DNPM (p=0,010) e paralisia cerebral (p=0,033).CONCLUSÃO : A evolução da bioeletrogênese cerebral segue um padrão de desenvolvimento extra-uterino relacionado à idade concepcional (idade corrigida). O desenvolvimento extrauterino de prematuros com muito baixo peso de nascimento afeta a maturação do padrão bioelétrico quanto aos parâmetros: fusos NREM/REM, maior e menor intervalo intersurto e percentual de sincronia interhemisférica. Padrões eletroencefalográficos anormais tais como ondas agudas positivas, atividade rítmica pseudofisiológica, alteração do ritmo de base e “dismaturidade” apresentaram forte associação com desfecho neurológico desfavorável, assim como as variáveis clínicas: gemelaridade, idade materna, baixo peso ao nascer e tabagismo.

Made available in DSpace on 2013-08-07T19:04:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000416401-Texto+Completo-0.pdf: 397702 bytes, checksum: 265cdb8af7eba0c5e3048ce371b1cd69 (MD5) Previous issue date: 2009 / O presente trabalho consiste de um estudo, cujo propósito fora o de avaliar características da memória emocional numa população de idosos saudáveis (n=50), divididos por gênero. A literatura cientifica ainda é muito pobre ao explorar esse tema, o que nos possibilita a sugestão de mais pesquisas e estudos nessa área. Os resultados obtidos através do teste t mostraram que para ambos os sexos, os estímulos negativos apresentaram maior tendência a serem retidos pelos idosos, sendo, tal resultado, mais proeminente para os homens do que para as mulheres.

Made available in DSpace on 2013-08-07T19:05:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000423333-Texto+Completo-0.pdf: 1058400 bytes, checksum: 190a7d318f751aa812d5db628604c8e0 (MD5) Previous issue date: 2010 / Objetivos: Avaliar a influência de dois paradigmas distintos de desnutrição (intra-uterina x extra-uterina) no peso corporal e cerebral, no limiar para crises convulsivas e na morfometria do hipocampo de ratos em desenvolvimento. Metodologia: O modelo de desnutrição intra-uterina constou em reduzir pela metade a ração oferecida à fêmea durante todo o período gestacional; a desnutrição extra-uterina constou da limitação progressiva da lactação através do afastamento da fêmea nutriz de seus filhotes, de P2 a P15. A indução de crise convulsiva foi realizada através da exposição ao flurotil, em P15. No mesmo dia, os animais foram submetidos à perfusão transcardíaca e seus cérebros foram processados histologicamente. A análise morfométrica baseou-se na estimativa do número total de neurônios das regiões CA1, CA2, CA3, CA4 e giro denteado do hipocampo, através do cálculo do volume e da densidade celular. Resultados: A desnutrição extra-uterina reduziu de forma significativa o peso corporal dos animais, tanto em P7 como em P15; e cerebral, somente no grupo sem crise, em relação aos controles nutridos. O limiar para crise convulsiva também foi significativamente reduzido nos animais desnutridos extra-uterinos em relação aos nutridos e desnutridos intra-uterinos. A desnutrição intra-uterina per se reduziu significativamente o número de células das regiões CA2 e CA3 do hipocampo, em relação aos animais nutridos.Não encontramos diferença significativa entre os dois tipos de desnutrição em relação ao número de células nas cinco regiões hipocampais. No giro denteado encontramos um aumento significativo (p=0,03) de células no grupo nutrido submetido à crise convulsiva, em relação ao nutrido sem crise. Conclusões: O paradigma de desnutrição extra-uterina foi mais eficaz que o intra-uterino na redução no peso corporal e cerebral dos animais em estudo, assim como na redução do limiar para crises convulsivas. A morfometria do hipocampo não evidenciou diferença significativa quando comparados os paradigmas de desnutrição entre si. Entretanto, a desnutrição intra-uterina trouxe redução celular em CA2 e CA3 em comparação aos controles nutridos. Os animais nutridos submetidos à crise convulsiva apresentaram maior celularidade no giro denteado.