Copies of author's previously published articles inserted. / Errata sheets pasted onto front end papers. / Bibliography: leaves 156-182. / vii, 182, [71] leaves : ill. (chiefly col.) ; 30 cm. / Title page, contents and abstract only. The complete thesis in print form is available from the University Library. / The gene for CLN3 had been cloned and sequenced. The project involved determining the major mutation in this gene, which is a 1.02 kb deletion in approxiamately 85 % of all disease chromosomes. / Thesis (Ph.D.)--University of Adelaide, Dept. of Cytogenetics and Molecular Genetics, 2000

Diss. (sammanfattning) Göteborg : Göteborgs universitet, 2007. / Härtill 4 uppsatser.

Thesis (M.S.)--University of Missouri--Columbia, 2004. / "December 2004." Typescript. Includes bibliographical references (leaves 67-70). Also issued on the Internet.

Made available in DSpace on 2015-12-06T23:05:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Fundo de Auxílio aos Docentes e Alunos (FADA) / Programa de Apoio a Núcleos de Excelência (Pronex) / Proechimys guyannensis (PG), conhecido no Brasil popularmente como Casiragua, é uma espécie comum na região Amazônica e pertence à sub-ordem Hystricomorpha, família Echimyidae, gênero Proechimys. Esses animais têm sido extensivamente estudados em relação a sua ecologia e sua evolução, porém seu cérebro foi pobremente investigado. Em estudo realizado em nosso laboratório, o PG demonstrou uma grande resistência ao desenvolvimento de modelos experimentais de epilepsia. O status epilepticus (SE) induzido por pilocarpina teve uma curta duração na espécie PG, raramente excedendo 2 horas. De 48 PGs que evoluíram para o SE somente 2 apresentaram crises espontâneas e recorrentes. No modelo de epilepsia induzido por ácido caínico, nenhum dos animais sobreviventes apresentou crises espontâneas durante um longo período de observação (mais de 120 dias). De 43 animais submetidos ao modelo do abrasamento amigdaliano, apenas 3 animais atingiram o estadio 5 da escala de Racine. Estes achados indicam que os PGs podem ter mecanismos endógenos anticonvulsivantes representando um modelo de resistência a tratamentos epileptogênicos. Considerando a resistência desta espécie aos três modelos de epilepisa do lobo temporal in vivo supracitados, pareceu-nos interessante o estudo eletrofisiológico de sua circuitaria hipocampal, através de protocolos de indução de hiperexcitabilidade, como também a aplicação do protocolo da LTP (Long-term potentiation), para uma melhor elucidação de seu funcionamento básico e a identificação de possíveis alvos celulares responsáveis por este comportamento. Respostas extracelulares ortodrômicas típicas de CA1 (população de espículas: PE) foram encontradas na espécie PG com as mesmas características já descritas em trabalhos originais com ratos Wistar. O limiar para o aparecimento da população de espículas em presença de líquido cefalorraquiano artificial normal e frente ao protocolo de elevação do potássio extracelular foi maior na espécie PG, sendo significantemente maior com o protocolo de inibição GABAérgica (bicuculina). Nossos resultados mostraram que a espécie PG foi menos susceptível ao bloqueio da inibição, pois observamos apenas uma espícula subseqüente após o PE, e a ausência de atividade espontânea, atividade esta que esteve presente em todas as fatias de ratos Wistar. Corroborando com este resultado, o registro intracelular também apresentou um limiar de disparo de potencial de ação maior em relação aos Wistar. Apesar da ocorrência do fenômeno de LTP, este mostrou ser menos expressivo na espécie PG. Nos experimentos de retirada do íon Mg2+ do líquido cefalorraquiano artificial a espécie PG apresentou respostas semelhantes às encontradas no rato Wistar, a não ser pela a ausência de atividade espontânea. Frente a esses resultados, podemos concluir que a espécie PG apresenta uma circuitaria funcionalmente diferente da encontrada nos ratos Wistar, possivelmente devido a uma diferente distribuição e densidade dos receptores glutamatérgicos e GABAérgicos. Adicionalmente, nossos dados permitem sugerir a que a cinética das correntes iônicas possa ser diferente no PG, o que poderia explicar sua resistência e proteção contra a epileptogênese. / Proechimys guyannensis (PG) or Casiragua, a rodent popularly known in north region of Brazil (Amazonian Rain Forest), belongs to the Hystricomorpha suborder, Echimyidae family and Proechimys genre. Although this animal has been frequently used in ecological studies, little is known about its brain organization. Our laboratory has demonstrated that PG is very resistant to experimental models of epilepsy such as the pilocarpine model. The status epilepticus induced by pilocarpine lasts approximately 2 hours in PG and spontaneous seizures in the chronic period of the model is not observed. Also, with the protocol of intrahippocampal kainic acid administration, spontaneous recurrent seizures were never observed even during a long period of observation (120 days). From 43 PG animals submitted to amygdala kindling, only 3 reached the stage 5 of Racine. Altogether, these findings suggest that PG brain could have endogenous anticonvulsant mechanisms thus constituting a model of resistance to epileptogenic induction. Based on this aspect, we found interesting to look at the eletrophysiological in vitro properties of the hippocampal circuitry with protocols of hiperexcitability and LTP in order to understand the possible underlying mechanisms for this resistance to epileptogenicity. Typical evoked orthodromic field potentials (population spikes) were found in CA1 of PG. These extracellular responses showed the same characteristics widely reported in other rodent species. However, higher threshold for population spike (PS) appearance was observed. In agreement with this finding, invasive intracellular somata recordings showed a higher threshold to action potential firing when compared to Wistar rats. Our results also showed that PG was less susceptible to the GABAergic blockade by bicuculine (rare single recurrent spike). In addition, no spontaneous activity could be recorded. Although the PS characteristics were similar to those observed in Wistar, no spontaneous activity was observed in the 0 Mg2+ protocol. Regarding LTP, although the protocol have induced successfully a potentiation in extracellular potential recorded in PG, the response reached an amplitude significantly less expressive than that observed in Wistar rats Taken together our results suggest that PG has a hippocampal circuitry functionally different from Wistar rat. This may be due to a different distribution and/or density of glutamatergic and GABAergic receptors or to differences in their currents kinetics / BV UNIFESP: Teses e dissertações

Submitted by Ramon Santana (ramon.souza@ufpe.br) on 2015-03-06T18:46:57Z No. of bitstreams: 2 Dissertação Águida Soares Foerster.pdf: 8975787 bytes, checksum: 845aa341c933bc052b619f21c922fb0d (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-06T18:46:57Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação Águida Soares Foerster.pdf: 8975787 bytes, checksum: 845aa341c933bc052b619f21c922fb0d (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013-08-15 / CAPES / A estimulação transcraniana por corrente contínua (ETCC) tem sido largamente usada para modificar a excitabilidade cortical e promover o aprendizado motor. Uma vez que melhorar o aprendizado motor é o objetivo primário da terapia motora, nos últimos anos, tem sido sugerido o uso da ETCC associada à fisioterapia, no intuito de potencializar os seus efeitos terapêuticos. A presente dissertação apresenta três estudos originais realizados com a finalidade de avançar no estudo do uso da ETCC em promover o aprendizado motor. O primeiro estudo original trata-se de uma revisão sistemática intitulada “Effects of transcranial direct current stimulation on motor learning in healthy individuals: a systematic review” realizada com objetivo de sintetizar e analisar estudos prévios que tenham avaliado o efeito da ETCC sobre o aprendizado motor e, em adição, descrever os parâmetros de estimulação usados. O resultado deste estudo confirma a eficácia da ETCC em promover aprendizado motor, mas aponta para a variabilidade dos protocolos de estimulação usados, o que dificulta a translação do conhecimento para a prática clínica. Os outros dois estudos originais foram realizados com o objetivo de observar os efeitos da ETCC associada à prática mental (PM) sobre o aprendizado motor. A PM é um método de treinamento cognitivo de uma atividade motora sem desencadear a ação motora real. Dezoito voluntários destros e saudáveis foram submetidos a onze sessões experimentais divididas em três fases que tiveram como objetivo investigar se os efeitos da ETCC associada à PM eram dependentes dos seguintes parâmetros: (i) área cortical (córtex motor primário, área motora suplementar, córtex pré-motor, córtex pré-frontal dorso lateral esquerdo ou cerebelo); (ii) intensidade e duração da estimulação (1 ou 2 mA; 7 ou 13min); (iii) forma de estimulação (anódica, catódica, uni- ou bi-hemisférica). Antes e após cada sessão experimental, o desempenho motor foi avaliado considerando o tempo e a legibilidade da escrita de palavras treinadas mentalmente. Os resultados da primeira fase são apresentados no artigo intitulado “Site-specific effects of mental practice combined with transcranial direct current stimulation on motor learning” e os das outras fases no artigo “Parameter-dependent effects of transcranial direct current stimulation combined with mental practice on motor learning”. Os resultados destes estudos revelam que os efeitos da ETCC associada a PM são dependentes dos parâmetros de estimulação e apontam para o emprego da ETCC como uma terapia complementar a terapia motora na promoção do aprendizado motor.

Submitted by Felipe Lapenda (felipe.lapenda@ufpe.br) on 2015-03-18T14:35:57Z No. of bitstreams: 2 TESE Ligia Cristina Monteiro Galindo.pdf: 2049809 bytes, checksum: 94b7c9517e9057c7d444bae643bdb26e (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-18T14:35:57Z (GMT). No. of bitstreams: 2 TESE Ligia Cristina Monteiro Galindo.pdf: 2049809 bytes, checksum: 94b7c9517e9057c7d444bae643bdb26e (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013-06-17 / Fundação de Amparo à Ciência e Tecnologia de Pernambuco ; Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico ; Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A serotonina (5-HT) é um neurotransmissor-chave envolvido na ontogênese do sistema nervoso sendo importante para a manutenção do balanço energético. Inicialmente foram verificados os efeitos da inibição farmacológica neonatal da recaptação da serotonina sobre parâmetros alimentares e metabólicos em ratos adultos expostos ou não à dieta hipercalórica. Os filhotes de ratos Wistar receberam, diariamente, salina estéril 0,9% (C, n=10, NaCl0,9%, 1μl/g, s.c) ou solução fluoxetina (F, n=10, 10mg/Kg, 1μl/g p.c, s.c) do 1º a o 21º DPN. Cada grupo recebeu uma injeção subcutânea diária e foram utilizados apenas um ou dois animais por grupo provindos da mesma ninhada para as análises. A partir dos 180 dias de vida, alguns animais dos grupos C e F foram submetidos à dieta hipercalórica durante cinco semanas constituindo os grupos seguintes grupos: C (C, n=10); Cdiet (Cd, n=10), F (F, n=10) e Fiet (Fd, n=10). Foram analisados peso corporal, consumo alimentar, deposição de tecido abdominal branco, expressão gênica hipotalâmica de 5-HT1B, 5-HT2C, NPY e POMC, tolerância à glicose; níveis plasmáticos de triglicerídeos e colesterol antes após ingestão crônica de dieta hipercalórica. Os animais tratados com SSRI no período neonatal apresentaram, na idade adulta, menores peso corporal e consumo alimentar (C=27,20±0,7 vs F=22,3±0,3, n=10)(P=0,0001) que os controles. Após alimentarem-se com dieta hipercalórica, os animais do grupo Cd e Fd apresentaram consumo alimentar e ganho de peso equivalente. Entretanto o grupo Fd acumulou 64,32% de tecido adiposo branco em relação à F versus os 100,96% de acúmulo do grupo Cd em relação ao C. A análise Post Hoc da expressão hipotalâmica de 5-HT2C evidenciou menor expressão deste receptor nos animais submetidos à inbição farmacológica da recaptação da serotonina em relação ao grupo Controle (C= 1,08±0,02 vs F=0,8±0,04, n=4, P˂0,001). Após sobrecarga energética, o grupo Fdiet aumentou a expressão de RNAm 5-HT2C em relação ao grupo Cdiet (Cd=1,06±0,03 vs Fd=1,23±0,01, n=4, P˂0,01) e ao grupo Fluoxetina (F=0,8±0,04 vs Fd=1,23±0,01, n=4. P˂0,0001). Os animais tratados com SSRI durante a lactação ainda apresentaram menores níveis glicêmicos em jejum e menor aumento dos níveis de colesterol plasmático. Utilizando o mesmo modelo experimental, a sequência comportamental de saciedade foi verificada após dose aguda de fluoxetina (10 mg/Kg; 1μl/g, i.p.). Outro experimento testou a expressão da proteína C-fos no NTS e ARC após jejum seguido por 90 minutos de exposição alimentar. Também foram mensurados os níveis de serotonina no hipotálamo. A inibição farmacológica da serotonina durante o período de lactação promoveu antecipação de saciedade, redução na ingestão alimentar dos grupos controle (C = 14.6 ± 1.6 vs CF = 6.6 ± 0.7) e fluoxetina (F = 9.4 ± 1 vs FF = 4.6 ± 0.5) e menor duração de alimentação entre os animais controle (C = 955 ± 66 vs CF = 646.4 ± 79). Em contraste, a imunoreatividade neuronal em resposta ao estímulo alimentar foi evidenciada pela maior expressão de C-fos entre os animais tratados com SSRI no núcleo arqueado (C = 33.2 F = ± 1.3 vs 53.4 ± 3.2) (P <0.0001) e nas regiões rostral (C = 105.1 ± 11.3 vs 207.2 ± F = 26.0) (P <0.001) e medial do NTS (C = 98.2 ± 10.1 vs. 154.8 ± 15.0 F = ) (P <0.01). Em conjunto, os resultados revelam que a inibição neonatal da recaptação da serotonina promove alterações morfofisiológicas e comportamentais a longo-prazo. As características comportamentais e gênicas bem como os indicadores bioquímicos sugerem que a plasticidade fenotípica deste organismo direciona-se à menor ingestão alimentar, menor armazenamento de energia e maior susceptibilidade à variação dos indicadores bioquímicos plasmáticos de síndrome metabólica em resposta à sobrecarga energética.

Neuronal histamine(HA) may play a role in memory processing. This hypothesis is based upon evidence that the action of histamine at central H1 and H2 histamine receptor sites has been shown to modulate memory of rats and mice in adversely-motivated tasks. The purpose of this study was to test this hypothesis more thoroughly in mice using two distinct approaches to neuronal HA manipulation. One approach involved the use of new pharmacological agents which act at the histamine H3 receptor. It has been demonstrated that the selective H3 antagonist thioperamide increases HA release in the brain of mice whereas the H3 agonist imetit decreases HA release via modulation of presynaptic H3 autoreceptors. It was expected that an increase in neuronal HA via the autoreceptor mechanism would result in facilitation of memory processing whereas a decrease in HA release would disrupt memory processing. The second approach involved the manipulation of cerebral HA levels via the specific enzyme inhibiting compounds alpha-flouromethylhistidine (alpha-FMH), a potent neuronal HA depleter and metoprine, a histamine-methyl transferase inhibitor which results in accumulation of neuronal HA. Again, effects of increased HA due to metoprine and decreased HA levels due to alpha-FMH were expected to facilitate and disrupt memory processing respectively. One trial inhibitory (passive) avoidance training was employed in each experiment in order to evaluate the effect of each drug on memory. Each compound was tested for effects on memory consolidation and memory retrieval as well as for the presence of state dependent effects. The pattern of effects obtained with thioperamide suggested facilitation of acquisition or memory storage (consolidation) processes, with no effect on the retrieval phase of memory processing. In accordance with those findings, significant disruption of memory occurred when imetit was present during the consolidation phase of memory processing, but not when presented prior to the retrieval phase. These findings suggest that H3 receptor sites play a significant role in the modulation of memory processes via some mechanism which exclusively affects the acquisition or memory consolidation process, while the retrieval of previously laid down memory traces is unaffected.

Thesis advisor: Laura Anne Lowery / Thesis advisor: David Burgess / While XMAP215 (CKAP5 / ch-TOG) has been best characterized for its microtubule polymerase function, recent studies have highlighted a novel role for XMAP215 in facilitating an interaction between microtubules and F-actin in the embryonic neuronal growth cone, a critical structure involved in neuronal outgrowth and guidance mechanisms. Microtubule and F-actin cytoskeletal cross talk and reorganization are important aspects of axonal guidance mechanisms, but how associated proteins facilitate this function largely remains a mystery. In addition, it has long been established that neuronal growth cone navigation depends on changes in microtubule (MT) and F-actin architecture downstream of guidance cues. However, the mechanisms by which MTs and F-actin are dually coordinated remain a fundamentally unresolved question. Here, I report that the well-characterized MT polymerase, XMAP215 (also known as ch-TOG / CKAP5), plays an important role in mediating MT–F-actin interactions within the growth cone. I demonstrate that XMAP215 regulates MT–F-actin alignment through its N-terminal TOG 1–5 domains. Additionally, I show that XMAP215 directly binds to F-actin in vitro and co-localizes with F-actin in the growth cone periphery. By working with lab colleagues, we also find that XMAP215 is required for regulation of growth cone morphology and response to the guidance cue, Ephrin A5. Our findings provide the first strong evidence that XMAP215 coordinates MT and F-actin interaction in vivo. It is here that I suggest a model in which XMAP215 regulates MT extension along F-actin bundles into the growth cone periphery and that these interactions may be important to control cytoskeletal dynamics downstream of guidance cues. Furthermore, I then go on to study this dual microtubule and F-actin role, diving deeper into the mechanism behind this novel ability of XMAP215. Here, I report that XMAP215 is capable of spatially localizing populations of microtubules into distinct domains in the growth cone through its less well-characterized microtubule-lattice binding activity. In addition, through the use of purified proteins and biochemical assays, I show that XMAP215 is capable of binding directly to F-actin, facilitated by its unique TOG5 domain. Finally, through biochemical means and super resolution imaging, I show that this novel function of XMAP215 is mediated by polymerase-incompetent mutants of XMAP215. Taken together, my findings show strong evidence of a non-microtubule-polymerase function of XMAP215, providing mechanistic insights into how microtubule populations can be guided by interaction with the F-actin cytoskeleton. In conclusion, I explore a novel and functionally important role for XMAP215 in facilitating interactions between microtubule and actin cytoskeletons, bridging the two structural components of the cell together. In this way, XMAP215 is now known as a distinct microtubule/F-actin regulator that governs microtubule exploration through the help of actin in neurons, in addition to its previously characterized function as a microtubule polymerase. While this thesis explores the very groundwork of XMAP215’s new novel function, there is still a great deal more to learn about the overall mechanism occurring, as well as an understanding of its role in various cell types. / Thesis (PhD) — Boston College, 2020. / Submitted to: Boston College. Graduate School of Arts and Sciences. / Discipline: Biology.

Our ability to learn relies on the potential of neuronal networks to change through experience. The primary visual cortex (V1) has become a popular system for studying how experience shapes cortical neuronal networks. Experience-dependent plasticity in V1 has been extensively studied in young animals, revealing that experiences in early postnatal life substantially shape neuronal activity in the developing cortex. In contrast, less is known about how experiences modify the representation of visual stimuli in the adult brain. In addition, adult experience-dependent plasticity remains largely unexplored in neurodevelopmental disorders. To address this issue, we established a two-photon calcium imaging set-up, suitable for chronic imaging of neuronal activity in awake-behaving mice. We implemented protocols for the reliable expression of genetically encoded calcium indicators (GCaMP6), for the implantation of a chronic cranial window and for the analysis of chronic calcium imaging data. This approach enables us to monitor the activity of hundreds of neurons across days, and up to 4-5 weeks. We used this technique to determine whether the daily exposure to high-contrast gratings would induce experience-dependent changes in V1 neuronal activity. We monitored the activity of putative excitatory neurons and of three non-overlapping populations of inhibitory interneurons in layer 2/3 of adult mice freely running on a cylindrical treadmill. We compared the results obtained from mice that were exposed daily to either a high-contrast grating or to a grey screen and characterized their neuronal response properties. Our results did not reveal significant differences in neuronal properties between these two groups, suggesting a lack of stimulus-specific plasticity in our experimental conditions. However, we did observe and characterize, in both groups, a wide range of activity changes in individual cells over time. We finally applied the same method to investigate impairments in experience-dependent plasticity in a mouse model of intellectual disability (ID), caused by synaptic GTPase-activating protein (SynGAP) haploinsufficiency. SynGAP haploinsufficiency is a common de novo genetic cause of non-syndromic ID and is considered a Type1 risk for autism spectrum disorders. While the impact of Syngap gene mutations has been thoroughly studied at the molecular and cellular levels, neuronal network deficits in vivo remain largely unexplored. In this study, we compared in vivo neuronal activity before and after monocular deprivation in adult mutant mice and littermate controls. These results revealed differences in baseline network activity between both experimental groups. These impairments in cortical neuronal network activity may underlie sensory and cognitive deficits in patients with Syngap gene mutations.

Low intensity and low frequency ultrasound has been shown to modulate ion channel currents, membrane capacitive currents, and as a result, neuronal activity. Ultrasound has been used as a non-invasive way to modulate neuronal activity in vivo using mice as well as human subjects. Ultrasound with acoustic frequency as low as 0.35 MHz can be focussed on a region as small as 2 mm with reversible effects and no increase in temperature. In this study, two ultrasound transducers with different resonant frequency have been used to excite neuronal cultures. The resulting changes in the network properties such as synchronised network burst frequency, density, clustering and path length have been analysed. The study shows that ultrasound stimulation at acoustic frequency 450 kHz (ISPPA =11.3 mW/cm2) significantly modulates the above mentioned parameters and causes deviations from small world network properties of the control network.