Stress resilience in parenting depends on the parent's capacity to understand subjective experiences in self and child, namely intersubjectivity, which is intimately related to mimicking other's affective expressions (i. e., mirroring). Stress can worsen parenting by potentiating problems that can impair intersubjectivity, e.g., problems of “over-mentalizing” (misattribution of the child's behaviors) and “under-coupling” (inadequate child-oriented mirroring). Previously we have developed Mom Power (MP) parenting intervention to promote maternal intersubjectivity and reduce parenting stress. This study aimed to elucidate neural mechanisms underlying the effects of MP with a novel Child Face Mirroring Task (CFMT) in functional magnetic-resonance-imaging settings. In CFMT, the participants responded to own and other's child's facial pictures in three task conditions: (1) empathic mirroring (Join), (2) non-mirroring observing (Observe), and (3) voluntary responding (React). In each condition, each child's neutral, ambiguous, distressed, and joyful expressions were repeatedly displayed. We examined the CFMT-related neural responses in a sample of healthy mothers (n = 45) in Study 1, and MP effects on CFMT with a pre-intervention (T1) and post-intervention (T2) design in two groups, MP (n = 19) and Control (n = 17), in Study 2. We found that, from T1 to T2, MP (vs. Control) decreased parenting stress, decreased dorsomedial prefrontal cortex (dmPFC) during own-child-specific voluntary responding (React to Own vs. Other's Child), and increased activity in the frontoparietal cortices, midbrain, nucleus accumbens, and amygdala during own-child-specific empathic mirroring (Join vs. Observe of Own vs. Other's Child). We identified that MP effects on parenting stress were potentially mediated by T1-to-T2 changes in: (1) the left superior-temporal-gyrus differential responses in the contrast of Join vs. Observe of own (vs. other's) child, (2) the dmPFC-PAG (periaqueductal gray) differential functional connectivity in the same contrast, and (3) the left amygdala differential responses in the contrast of Join vs. Observe of own (vs. other's) child's joyful vs. distressed expressions. We discussed these results in support of the notion that MP reduces parenting stress via changing neural activities related to the problems of “over-mentalizing” and “under-coupling.” Additionally, we discussed theoretical relationships between parenting stress and intersubjectivity in a novel dyadic active inference framework in a two-agent system to guide future research.

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.

Opióides são substâncias de origem endógena ou sintética, referindo-se a todos os compostos relacionados ao ópio, sendo o protótipo dos agonistas opióides, a morfina, conhecida pela sua capacidade de aliviar a dor intensa com eficácia. A morfina se liga a pelo menos três tipos de receptores conhecidos como &#181;, <font face=\"symbol\">k e <font face=\"symbol\">d. Os opióides parecem ter relação a comportamentos reprodutivos, dentre estes o comportamento maternal (CM). O CM é complexo, instintivo e com características espécie-específicas determinadas por modificações fisiológicas que ocorrem pouco antes ou logo após o parto e deve ajustar-se à uma série de variáveis como disponibilidade de alimentos, por exemplo, e influencia diretamente nos desenvolvimentos físico, neurológico e comportamental das proles, garantindo ou não a perpetuação dessas espécies. Trabalhos mostraram que os estados fisiológico, reprodutivo e a manipulação farmacológica com morfina ao final da gestação de ratas, por si só, são capazes de alterar a habilidade materna, comprometendo o desenvolvimento das proles, bem como podem modular a expressão dos genes que codificam para os receptores opióides em regiões implicadas com o controle do CM, porém são desconhecidos os resultados de ratas tratadas com esse opióide nas fases iniciais da gestação, objetivo deste trabalho, bem como os parâmetros físico e neurocomportamental das proles e na biologia molecular de receptores opióides em diferentes regiões encefálicas tanto nas proles quanto nas mães. Os resultados mostraram que tratamento com morfina no primeiro e segundo terços da gestação de ratas alterou alguns parâmetros do CM como a recuperação dos filhotes, e alterou alguns parâmetros do desenvolvimento físico como o ganho de peso e o desenvolvimento dos órgãos sexuais e desenvolvimento neurocomportamental em ambas as proles, bem como os padrões de expressão gênica e produtos protéicos nas mães e em suas proles no estriado, hipotálamo e PAG. Conclui-se, portanto que o tratamento com morfina durante a gestação de ratas pode alterar o estado fisiológico das mães com implicações diretas nas proles. / Opioids are substances of endogenous or synthetic origin, referring to all related opiate compounds, the prototype of the opioid agonists, morphine, known for its ability to relieve severe pain effectively. Morphine binds to at least three types of receptors known as &#181;, <font face=\"symbol\">d and <font face=\"symbol\">k. Opioids appear to be related to reproductive behaviors among this maternal behavior (CM). The CM is complex, instinctive and species-specific characteristics determined by physiological changes that occur shortly before or after delivery and must adjust to a number of variables such as food availability, for example, and directly influences the physical developments, neurological and behavior of the offspring, or not ensuring the perpetuation of the species. Studies have shown that the physiological and pharmacological manipulation reproductive states with morphine to rats in late pregnancy, by themselves, are capable of altering the maternal ability, affecting the development of the offspring, and can modulate the expression of genes encoding the opioid receptors in regions implicated in the control of CM, are unknown but the results of this opioid-treated rats in the early stages of pregnancy, aim of this work as well as the physical and neurobehavioral parameters of the offspring and molecular biology of opioid receptors in different brain regions both in the offspring as mothers. The results showed that morphine treatment in the first two thirds of pregnancy of rats changed some parameters of the CM as the recovery of the puppies, and changed some of the physical parameters such as weight gain and the development of sex organs and neurobehavioral development in both offspring as well as the patterns of gene expression and protein products in mothers and their offspring in the striatum, hypothalamus and PAG. It follows therefore that treatment with morphine during pregnancy in rats can alter the physiological status of mothers with direct implications in offspring.

O Colículo Superior (SC) é conhecido por apresentar diversas funções que modulam a caça predatória. Neste estudo, investigamos as funções do SC em ratos expostos a caça de insetos. Primeiramente, verificamos que o comportamento predatório induz uma distinta ativação da porção lateral do SC (SCl). Para entender as potenciais funções dessa região colicular, foi analisado o comportamento predatório antes e após lesões bilaterais iontoforéticas por NMDA do SCl. Animais com SCl lesados ficaram menos motivados a perseguirem as baratas, falharam para se orientarem na direção do movimento das presas e quando tentaram capturar as presas, eles apresentaram sérios déficits para capturá-las e segurá-las eficientemente. Por outro lado, animais com lesões da porção medial do SC (SCm) apresentaram apenas um aumento da latência para iniciar a caça, enquanto os outros parâmetros não diferiram significantemente dos animais intactos. Posteriormente, examinamos as conexões eferentes do SCl e do SCm usando como traçador anterógrado a leucoaglutinina do Phaseolus vulgaris. Notamos projeções densas do SCl para a região rostral da coluna lateral da matéria cinzenta periaquedutal (PAGl), um setor criticamente envolvido no controle dos aspectos motivacionais relacionados aos comportamentos de caça predatória e forrageamento. Além disso, o SCl se projeta densamente para o tálamo dorsal, especificamente para os núcleos ventral lateral, central medial e paracentral do tálamo, os quais sabemos que se projetam para setores estriatais ou para áreas motoras corticais, que provavelmente estão envolvidas no ajuste da ação motora durante a captura das presas. O SCm, por sua vez, aferenta densamente a coluna dorsolateral da PAG, núcleo cuneiforme, e núcleos reticulares mesencefálico e pontino, que são setores envolvidos na elaboração de respostas defensivas, além disso, o SCm se projeta esparsamente para os núcleos posterior lateral e suprageniculado do complexo geniculado medial / The superior colliculus is classically known to present a number of functions that fit hunting behavior. In the present study, we investigate the potential roles of the superior colliculus in rats displaying insect hunting. First, we have found that predatory hunting induces a distinct activation of the lateral region of the intermediate layer of the superior colliculus (SCl). To understand the potential roles of this collicular region, we analyzed the hunting performance before and after iontophoretic NMDA lesions bilaterally placed into the SCl. Animals with SCl lesions were clearly less motivated to pursue the roaches, failed to orient themselves toward the moving prey, and whenever the SCl-lesioned rats tried to catch the roaches, they presented serious deficits to capture and hold them efficiently. Next, we examined the SCl efferents connections using Phaseolus vulgaris leucoagglutinin as an anterograde tracer. Of particular relevance, we noted that the SCl projects to the rostral lateral periaqueductal gray, a site critically involved in controlling motivational drive to chase prey and forage. In addition, the SCl also present particularly strong projections to the dorsal thalamus, aimed at the ventral lateral, ventral medial, central medial and paracentral nuclei of thalamus, all of which known to project either to striatal sites or to cortical motor areas, likely to be involved in adjusting the motor action during prey capture. Therefore, the SCl, which seems to present cells responding to prey displacement in the temporal field, presents important arms to the periaqueductal gray and dorsal thalamic sites, influencing, respectively, the motivational drive and the motor skills to hunt

Introdução. A estimulação do córtex motor (ECM) tem sido utilizada para o tratamento de pacientes com síndromes neuropáticas dolorosas crônicas e resistentes a tratamentos farmacológicos convencionais. O córtex motor primário pode ser a estrutura mais rostral do neuroeixo relacionada ao sistema de modulação da dor, e a ECM provoca ativação neuronal na substância cinzenta periaquedutal (PAG). A PAG é um dos principais centros do sistema descendente supressor de dor e recebe aferências de diferentes regiões do encéfalo. Esse estudo investiga o efeito da estimulação do córtex motor sobre a liberação de neurotransmissores na PAG em modelo de dor neuropática, com o objetivo de investigar os mecanismos neuroquímicos responsáveis pelo feito terapêutico. Métodos. No primeiro experimento, ratos Wistar machos foram aleatoriamente divididos em três grupos. No primeiro grupo, os animais foram submetidos à indução de dor neuropática através da constrição crônica do nervo ciático, no segundo grupo, os animais foram submetidos apenas à exposição do nervo ciático e no terceiro grupo, nenhuma intervenção para indução de dor neuropática foi realizada. Todos os animais foram submetidos a implante unilateral epidural de eletródios de estimulação sobre a área do córtex motor correspondente a pata posterior e implante de cânula guia direcionada à PAG utilizando coordenadas estereotáxicas. Os animais foram avaliados no teste de hiperalgesia mecânica e uma sonda de microdiálise foi introduzida em direção a PAG. As amotras de microdiálise foram coletadas e a análise dos neurotransmissores foi feita em um sistema de cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC). No segundo experimento, ratos Wistar machos com dor neuropática induzida na pata posterior foram submetidos a implante estereotáxico de cânula guia direcionada à PAG, e foi realizada micro-injeção de antagonista de glicina e/ou GABA na PAG, previamente a ECM, para avaliar a influência desses antagonistas no efeito analgésico induzido pela estimulação cortical. Resultados. Animais submetidos à indução de dor neuropática apresentaram reversão da hiperalgesia mecânica após ECM. A estimulação cortical induziu um aumento significativo nos níveis de glicina durante (aumento de 153%) e após MCS (134%). A concentração de GABA aumentou 145% durante a estimulação epidural. Os níveis de glutamato não mostraram alteração no microdialisado da PAG após ECM. Houve uma correlação estatisticamente significativa entre o posicionamento da sonda de microdiálise nas colunas lateral e dorsolateral da PAG e o aumento na liberação do neurotransmissor glicina nos animais do grupo CCI. A administração de antagonista de glicina na PAG reverteu o efeito antinociceptivo da estimulação cortical. A micro-injeção de antagonista de GABA na PAG reverteu parcialmente o efeito da ECM. Conclusões. Nossos resultados sugerem que os neutransmissores glicina e GABA, liberados na PAG durante ECM, contribuem para o efeito antinociceptivo da via analgésica descendente. Os resultados desse projeto poderão contribuir para a elucidação dos mecanismos do efeito antinociceptivo da ECM / Introduction. Motor cortex stimulation (MCS) has been used for the treatment of patients with chronic neuropathic pain syndromes that are resistant to conventional pharmacological treatment. The motor cortex may be the most rostral structure in the neuroaxis responsible for pain modulation, and MCS increase the neuronal activation of periaqueductal gray (PAG). The PAG is one of the main subcortical centers of the descending pain suppressor system, and receives inputs from several brain areas. This study investigates the effects of MCS on the release of neurotransmitters in the PAG in neuropathic pain model, in order to investigate the possible neurochemical mechanisms responsible for this effect. Methods. In the first experiment, Wistar male rats were randomly subdivided into three surgical groups. In the first group, induction of neuropathic pain was performed through chronic constriction injury of the right sciatic nerve, in the second group, the animals were submitted just to exposure of the sciatic nerve and in the third group, no intervention for induction of neuropathic pain was performed. All the rats underwent implantation of unilateral epidural electrodes on the motor area corresponding to the right hind paw. The animals were evaluated for mechanical hyperalgesia test and a microdialysis guide cannula was stereotaxically implanted into the PAG. The microdialysate samples were collected and the neurotransmitters analysis was performed by a high- performance (HPLC). In the second experiment, animals with induced neuropathic pain in the hind paw were submitted to a stereotaxic implantation of a guidewire directed to PAG, and a microinjection of glycine and/or GABA antagonist in the PAG before the ECM was performed, to evaluate the influence of these antagonists on the analgesic effect induced by the cortical stimulation. Results. Animals subjected to induction of neuropathic pain showed reversal of mechanical hyperalgesia after motor cortex stimulation. Cortical stimulation induced a significant increase in glycine levels during (153 % increase) and after MCS (134%). The GABA concentration increases 145 % during transdural stimulation. Glutamate levels showed no change in PAG microdialysate after MCS. There was a statistically significant correlation between the positioning of the microdialysis probe in the lateral and dorsolateral columns of the PAG and the increase in the release of the neurotransmitter glycine in the animals of the CCI group. Administration of glycine antagonist in PAG reversed the antinociceptive effect of cortical stimulation. Microinjection of GABA antagonist in PAG partially reversed the effect of MCS. Conclusions. Our results suggest that the neurotransmitters glycine and GABA, released in PAG during MCS, contribute to descending antinociceptive actions. The results of this project will contribute for the elucidation of the mechanisms of the antinociceptive effect of MCS, a phenomenon that has not been fully understood currently

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.

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.

Situações ameaçadoras (p.ex., exposição ao labirinto em cruz elevado LCE) induzem respostas comportamentais e neurovegetativas, geralmente acompanhadas por antinocicepção e da ativação do eixo hipotálamo-pituitária-adrenais (HPA). Além disso, é conhecido que a matéria cinzenta periaquedutal (MCP) faz parte do substrato neural para a expressão de alterações comportamentais e neurovegetativas em resposta a estímulos aversivos e que essa estrutura mesencefálica é longitudinalmente dividida em quatro colunas (dorsomedial, dorsolateral, lateral e ventrolateral) que estão envolvidas em coordenar estratégias distintas para o animal lidar com diferentes tipos de estresse, ameaça e dor. No presente estudo foram analisados os níveis plasmáticos de corticosterona em camundongos expostos a 3 tipos de LCE, o fechado (LCEf: 4 braços fechados - situação não aversiva), o padrão (LCEp: 2 braços abertos e 2 braços fechados - situação aversiva com a possibilidade de esquiva/fuga) ou o aberto (LCEa: 4 braços abertos - situação aversiva sem a possibilidade de esquiva/fuga). O perfil da resposta hormonal foi também avaliado em animais concomitantemente submetidos à injeção de formalina 2,5% no dorso da pata traseira direita (teste de nocicepção). O estudo também avaliou a duração da antinocicepção induzida pela exposição ao LCEa em animais mantidos ou não neste ambiente aversivo. A caracterização da participação da MCP neste tipo de antinocicepção foi avaliada pela lesão irreversível (produzida pela injeção de NMDA) uni ou bilateral da porção dorsal (MCPd: colunas dorsolateral e dorsomedial) e bilateral da porção ventrolateral (MCPvl) desta estrutura mesencefálica sobre a resposta nociceptiva induzida pela injeção de formalina na pata traseira direita em camundongos expostos ao LCEf ou ao LCEa. Finalmente, os efeitos da lesão da MCPd ou da MCPvl nos índices de ansiedade foram avaliados no labirinto em cruz elevado padrão (LCEp) em camundongos com ou sem a injeção prévia de formalina. Os resultados mostraram que a exposição aos três tipos de LCE aumentou a secreção plasmática de corticosterona (CORT), porém os níveis foram superiores nos animais expostos ao LCEp ou LCEa quando comparados ao LCEf. Além disso, quando os animais foram submetidos ao teste de formalina níveis elevados, porém semelhantes, de CORT foram verificados após a exposição aos diferentes LCE, sugerindo que o estímulo nociceptivo elevou as concentrações plasmáticas desse glicocorticóide para valores máximos. Na avaliação da duração da antinocicepção induzida pela exposição ao LCEa, verificou-se que esta reação defensiva cessou imediatamente após a retirada do animal deste ambiente, mas perdurou por até 20 minutos quando o animal foi mantido nesta condição ameaçadora. Por fim, a lesão das diferentes porções da MCP mostrou que tanto a MCPd como a MCPvl parecem não estar envolvidas na antinocicepção induzida pela exposição ao LCEa. Curiosamente, a lesão da MCPvl reduziu a resposta nociceptiva de animais submetidos ao LCEf e aumentou a locomoção durante a exposição ao LCEf e LCEa. Além disso, a lesão bilateral da MCPd reduziu seletivamente os índices de ansiedade (% de entradas e de tempo nos braços abertos do LCEp) somente em camundongos que não foram submetidos ao teste da formalina, o que sugere que a nocicepção prejudicou o efeito ansiolítico produzido pela lesão desta porção da MCP. No entanto, é importante destacar que a lesão da MCPvl não alterou os índices de ansiedade e a locomoção de camundongos não submetidos a estimulação sensorial nociceptiva concomitante. / Threatening situations (e.g., exposure to an elevated plus-maze with four open arms oEPM) induce behavioral and neurovegetative responses generally accompanied by antinociception and activation of the hypothalamus-pituitary-adrenal (HPA) axis. Furthermore, it is known that the midbrain periaqueductal gray (PAG) is part of the neural substrate for the expression of behaviorally and neurovegetative alterations in response to aversive stimuli. In addition, the PAG is longitudinally divided into four columns (dorsomedial, dorsolateral, lateral and ventrolateral) that are involved in coordinating distinct strategies for animals coping with different types of stress, threat and pain. The present study analyzed the plasmatic levels of corticosterone when mice with or without prior 2.5% formalin injection into the right hind paw (nociception test) were exposed in one of the 3 types of EPM, the enclosed (eEPM: 4 enclosed arms - non-aversive situation), the standard (sEPM: two open and two closed arms - aversive situation with the possibility of avoidance/flight) or the open (oEPM: 4 open arms - aversive situation without the possibility of avoidance/flight) EPM. The study also investigated the temporal evaluation of the oEPM-induced antinociception when mice were kepted in (for 30 min) or removed from (after 10 min of exposure) that aversive environment (i.e., the oEPM). The characterization of the PAG participation in this type of antinociception was evaluated by irreversible (produced by NMDA injection) uni or bilateral lesion of dorsal PAG portion (dPAG: dorsolateral and dorsomedial columns) and bilateral ventrolateral PAG lesion (vlPAG). Finally, the effects of dPAG or vlPAG lesion on the anxiety indices were investigated in mice with or without prior formalin injection during the exposure to the sEPM. Results showed that the eEPM exposure increased the plasmatic concentration of corticosterone (CORT), however sEPM or oEPM exposure animals showed higher levels of CORT than eEPM-exposed mice. Moreover, when animals were submitted to the formalin test high, but similar levels of this glucocorticoid were verified after the exposure to the different EPM, suggesting that nociception also has provoked a ceiling effect on plasma corticosterone concentration. Results also showed that the oEPM-induced antinociception ceased immediately after mice withdrawal from the aversive situation. However, this pain inhibition response remained unchanged for approximately 20 min in animals that were kept in the threatening condition. Finally, the lesions of different portions of PAG showed that neither dPAG nor vlPAG appear to be involved in the modulation of the oEPM-induced antinociception. Curiously, vlPAG lesion reduced the nociceptive response in animals submitted to the eEPM and increased the locomotion during eEPM and oEPM exposure. Moreover, bilateral dPAG lesion reduced anxiety indices (% of open arm entries and % of open arm time) only in mice that had not received prior injection of formalin, suggesting that nociception impaired the anxiolytic-like effect produced by dPAG lesion. It is important to highlight that vlPAG lesion did not alter the anxiety-like indices and the locomotion in mice not submitted to the concurrent nociceptive stimulation.

Primeiramente, investigamos as respostas defensivas de animais lesionados da parte dorsal da PAG rostral durante o confronto predatório. Estes animais permaneciam com as respostas de avaliação de risco (AR) porem perdem as respostas de freezing. Em um segundo estudo, analisamos as respostas defensivas frente ao predador em animais lesionados da parte ventrolateral da PAG caudal. Estes animais perdem as respostas de freezing e aumentam as respostas de AR. Será que as respostas de AR dependem da integridade da parte dorsal rostral e ventrolateral caudal da PAG ? Por último, investigamos as respostas defensivas em animais com lesão combinada destas áreas. Observamos uma diminuição drástica das AR e um aumento das respostas exploratórias. Provavelmente, as respostas de AR estão sendo moduladas pela parte dorsal rostral e ventrolateral caudal da PAG através de seus alvos ascendentes hipotalâmicos, e estes com o septo lateral. As respostas de freezing parecem ser moduladas por projeções descendentes da PAG para a medula espinal. / First, we investigated the defensive responses of injured animals of the dorsal part of the rostral PAG during predatory confrontation. These animals remained with the risk assessment responses (AR) however lose the freezing of response. In a second study, we analyzed the defensive responses front predator injured animals in the ventrolateral part of the caudal PAG. These animals lose the responses of freezing and increase AR responses. Does the AR responses depend on the integrity of dorsal part rostral and caudal ventrolateral PAG? Finally, we investigated the defensive responses in animals with combined injury of these areas. We observed a dramatic decrease of AR and an increase in exploratory response. Probably AR responses are modulated by the dorsal part of the rostral and caudal ventrolateral PAG through its hypothalamic ascendant targets, and these with the lateral septum. Freezing responses appear to be modulated by descending projections from the PAG to the spinal cord.

Approximately 1 in 6 infants are born prematurely each year. Typically, these infants spend 25 days in the Neonatal Intensive Care Unit (NICU) where they experience 10-18 painful and inflammatory procedures each day. Remarkably, pre-emptive analgesics and/or anesthesia are administered less than 30% of the time. Unalleviated pain during the perinatal period is associated with permanent decreases in pain sensitivity, blunted cortisol responses and high rates of neuropsychiatric disorders. To date, the mechanism(s) by which these long-term changes in stress and pain behavior occur, and whether such alterations can be prevented by appropriate analgesia at the time of injury, remains unclear. We have previously reported in rats that inflammation experienced on the day of birth permanently upregulates central opioid tone, resulting in a significant reduction in adult pain sensitivity. However, the impact on early life pain on anxiety- and stress-related behavior and HPA axis regulation is not known. Therefore the goal of this dissertation was to determine the long-term impact of a single neonatal inflammatory pain experience on adult anxiety- and stress-related responses. Neuroanatomical changes in stress-associated neurocircuits were also examined. As the endogenous pain control system and HPA axis are in a state of exaggerated developmental plasticity early in postnatal life, and these systems work in concert to respond to noxious or aversive stimuli, this dissertation research aimed to answer the following questions: (1) Does neonatal injury produce deficits in adult stress-related behavior and alter stress-related neuroanatomy through an opioid-dependent mechanism? (2) Does neonatal injury alter receptor systems regulating the activation and termination of the stress response in adulthood? (3) Are stress- and pain-related neurotransmitters altered within the first week following early life pain? (4) Is early activation of the pain system necessary for the long-term changes in anxiety- and stress-related behavior? Together these studies demonstrate the degree, severity and preventability of the long-term deficits in stress responding associated with a single painful experience early in life. The goal of this research is to promote change in the treatment of infant pain in the NICU to reduce long-term sensory and mental health complications associated with prematurity.