Navegando por Autor "Leão, Emelie Katarina Svahn"

Agora exibindo 1 - 20 de 50

5-MeO-DMT induces sleep-like LFP spectral signatures in the hippocampus and prefrontal cortex of awake rats
(Springer Science and Business Media LLC, 2024-05) Souza, Annie da Costa; Souza, Bryan da Costa; França, Arthur Sergio Cavalcanti de; Moradi, Marzieh; Souza, Nicholy C.; Leão, Emelie Katarina Svahn; Tort, Adriano Bretanha Lopes; Leao, Richardson Naves; Santos, Vítor Lopes dos; Ribeiro, Sidarta Tollendal Gomes
5-methoxy-N,N-dimethyltryptamine (5-MeO-DMT) is a potent classical psychedelic known to induce changes in locomotion, behaviour, and sleep in rodents. However, there is limited knowledge regarding its acute neurophysiological effects. Local field potentials (LFPs) are commonly used as a proxy for neural activity, but previous studies investigating psychedelics have been hindered by confounding effects of behavioural changes and anaesthesia, which alter these signals. To address this gap, we investigated acute LFP changes in the hippocampus (HP) and medial prefrontal cortex (mPFC) of freely behaving rats, following 5-MeO-DMT administration. 5-MeO-DMT led to an increase of delta power and a decrease of theta power in the HP LFPs, which could not be accounted for by changes in locomotion. Furthermore, we observed a dose-dependent reduction in slow (20–50 Hz) and mid (50–100 Hz) gamma power, as well as in theta phase modulation, even after controlling for the effects of speed and theta power. State map analysis of the spectral profile of waking behaviour induced by 5-MeO-DMT revealed similarities to electrophysiological states observed during slow-wave sleep (SWS) and rapid-eye-movement (REM) sleep. Our findings suggest that the psychoactive effects of classical psychedelics are associated with the integration of waking behaviours with sleep-like spectral patterns in LFPs
Alterações na linhagem celular e organização neuronal do giro denteado em dois modelos animais de epilepsia
(2017-08-30) Moura, Daniela Maria de Sousa; Costa, Marcos Romualdo; Queiroz, Cláudio Marcos Teixeira de; http://lattes.cnpq.br/3384801391828521; http://lattes.cnpq.br/6118493598074445; Pereira, Cecilia Hedin; http://lattes.cnpq.br/9205085846499207; Laplagne, Diego Andres; http://lattes.cnpq.br/0293416967746987; Leão, Emelie Katarina Svahn; http://lattes.cnpq.br/1279823352935722; Arisi, Gabriel Maisonnave; http://lattes.cnpq.br/7090787914873358
As células granulares do hipocampo são um dos poucos tipos de neurônios gerados no sistema nervoso central de mamíferos adultos. O modelo atual de neurogênese no hipocampo adulto assume que células tronco neurais (CTN) geram progenitores com potencial restrito à geração de neurônios ou astrócitos. Estímulos ambientais e condições patológicas podem alterar a progressão da linhagem, modulando a proliferação, diferenciação, sobrevivência e integração sináptica dos neurônios gerados. Por exemplo, a Epilepsia do Lobo Temporal mesial (ELT), a forma mais comum de epilepsia em adultos, está associada a alterações na taxa de neurogênese hipocampal adulta. Neste trabalho, nós utilizamos dois modelos experimentais de ELT para avaliar os efeitos de um insulto epileptogênico (i.e., status epilepticus, SE) sobre a linhagem e amadurecimento celular no giro denteado adulto. Através da técnica de fate-mapping utilizando animais Dcx-CreERT2/CAG-CAT-GFP, nós acompanhamos o destino de células que apresentavam o promotor do gene doublecortin (DCX) ativado antes ou depois da injeção intrahipocampal dos agentes convulsivantes ácido caínico ou pilocarpina. Desta forma, pudemos avaliar o efeito destas drogas sobre progenitores e neurônios imaturos DCX+ gerados antes ou após o tratamento. Em ambos os modelos, foram observados um aumento de neurogênese e alterações no posicionamento e morfologia de células granulares, conforme descrições prévias na literatura. Alterações neuronais, tais como localização ectópica e presença de dendritos basais, foram observadas tanto em células geradas antes quanto após a indução do SE, embora com frequências distintas. No entanto, apenas no hipocampo ipsilateral à injeção de ácido caínico nós observamos dispersão da camada granular e morte neuronal em CA1 e CA3, apesar da atividade paroxística epiléptica ocorrer em ambos os hipocampos. Surpreendentemente, o aumento da neurogênese em animais que receberam ácido caínico foi restrito ao hipocampo contralateral, enquanto no lado ipsilateral foi observado um significativo aumento na geração de astrócitos a partir dos progenitores DCX+. Além disso, também observamos neste modelo a presença de células com morfologia e marcadores de CTNs, sugerindo que progenitores DCX+ poderiam regredir para estados mais primitivos na linhagem celular do hipocampo adulto. O aumento da astrogliogênese no lado ipsilateral à injeção de ácido caínico foi associado a uma degeneração de interneurônios parvalbumina (PV)+ no hipocampo, sugerindo que a atividade gabaérgica poderia estar contribuindo para o redirecionamento da linhagem celular. Em conjunto, nossos dados indicam que a linhagem celular no giro denteado não é unidirecional e irreversível, e que o aumento da atividade elétrica neuronal induzida por ácido caínico e pilocarpina têm efeitos diferentes sobre a diferenciação celular e destino fenotípico dos progenitores e neurônios nessa região. Esses resultados impõem a necessidade de revermos o modelo atual de neurogênese hipocampal adulta e também indicam que diferentes modelos animais de epilepsia produzem alterações celulares distintas no hipocampo adulto e, portanto, poderiam representar diferentes graus/estágios da patologia.
Anxiety-like behavior induced by salicylate depends on age and can be prevented by a single dose of 5-MeO-DMT
(2020-01-08) Winne, Jessica; Boerner, Barbara C.; Malfatti, Thawann; Brisa, Elis; Doerl, Jhulimar; Nogueira, Ingrid; Leão, Emelie Katarina Svahn; Leão, Richardson Naves
Salicylate intoxication is a cause of tinnitus and comorbidly associated with anxiety in humans. In a previous work, we showed that salicylate induces anxiety-like behavior and hippocampal type 2 theta oscillations (theta2) in mice. Here we investigate if the anxiogenic effect of salicylate is dependent on age and previous tinnitus experience. We also tested whether a single dose of DMT can prevent this effect. Using microwire electrode arrays, we recorded local field potential in young (4-5- month-old) and old (11-13-month-old) mice to study the electrophysiological effect of tinnitus in the ventral hippocampus (vHipp) and medial prefrontal cortex (mPFC) in an open field arena and elevated plus maze 1h after salicylate (300mg/kg) injection. We found that anxiety-like behavior and increase in theta2 oscillations (4-6 Hz), following salicylate pre-treatment, only occurs in young (normal hearing) mice. We also show that theta2 and slow gamma oscillations increase in the vHipp and mPFC in a complementary manner during anxiety tests in the presence of salicylate. Finally, we show that pre-treating mice with a single dose of the hallucinogenic 5-MeO-DMT prevents anxiety-like behavior and the increase in theta2 and slow gamma oscillations after salicylate injection in normal hearing young mice. This work further support the hypothesis that anxiety-like behavior after salicylate injection is triggered by tinnitus and require normal hearing. Moreover, our results show that hallucinogenic compounds can be effective in treating tinnitus-related anxiety.
Aspectos comportamentais e eletrofisiológicos da percepção de alturas sonoras: um estudo sobre o ouvido absoluto
(2017-02-23) Leite, Raphael Bender Chagas; Queiroz, Cláudio Marcos Teixeira de; ; http://lattes.cnpq.br/3384801391828521; ; http://lattes.cnpq.br/9016449164468044; Araújo, Eliene Silva; ; http://lattes.cnpq.br/5637269791915082; Leão, Emelie Katarina Svahn; ; http://lattes.cnpq.br/1279823352935722; Vanzella, Patrícia Maria; ; http://lattes.cnpq.br/7520218449664877; Figuerola, Wilfredo Blanco; ; http://lattes.cnpq.br/9912829629195282
Nos seres humanos, o processamento da informação sonora possibilitou o aparecimento da linguagem oral e da música. A altura sonora (do inglês, pitch), que permite a construção da melodia de uma música e da prosódia no discurso falado, é um desses atributos. A percepção da altura é uma habilidade universal, contudo alguns indivíduos se destacam por serem capazes de identificar ou produzir um tom em uma altura particular sem o uso de uma referência externa. Essa habilidade é popularmente conhecida por “Ouvido Absoluto” (em inglês, absolute pitch ou perfect pitch). No entanto, os mecanismos neurais responsáveis por tal habilidade ainda não são totalmente conhecidos. O presente trabalho tem o objetivo de contribuir para o entendimento dos processos neurais envolvidos na percepção de alturas em indivíduos com a habilidade de Ouvido Absoluto (OA). No nosso primeiro estudo, avaliamos a prevalência do OA em uma população local de músicos (Escola de Música, UFRN). Para isso, utilizamos de ferramentas psicofísicas e um questionário. Nesse trabalho inicial, observamos que a habilidade do OA não se apresenta como um processo do tipo "tudo-ounada", mas sim com diferentes níveis de desempenho: desde as pessoas que acertam abaixo do acaso, aumentando gradativamente a performance até chegar aos 100%. Enquanto limiares tradicionais (~85%) mostraram uma prevalência de OA similar àquela observada em músicos da Europa e Estados Unidos, a aplicação de um limiar estatístico resultou na detecção de um número maior de indivíduos com algum grau de OA. Além disso, mostramos que indivíduos com OA tem maior preferência de acerto para as chamadas notas naturais (aquelas relacionadas às teclas brancas no piano) em comparação com as notas de teclas pretas (que são as notas sustenidas ou bemóis). Encontramos também que indivíduos com OA apresentam início mais precoce do treinamento musical. Finalmente, mostramos que quanto maior a proficiência musical, maior a prevalência dessa habilidade. Num segundo estudo, utilizamos potenciais evocados auditivos do tronco encefálico (PEATE) para quantificar a ativação de núcleos do tronco encefálico no processamento de alturas de indivíduos com OA. Nesse trabalho, mostramos a presença de respostas sustentadas (mas não transientes) com maior energia em indivíduos com OA do que em músicos sem essa habilidade. Observamos também que a amplitude dessa resposta sustentada correlaciona-se com o tempo de reação em um teste de nomeação de alturas. Esses resultados sugerem que indivíduos com OA possuem maior refinamento no processamento da informação acústica nos primeiros estágios do processamento auditivo, contribuindo assim para uma maior automatização da identificação de alturas. Acreditamos que esses resultados, como um todo, poderão facilitar entendimento das relações entre o desenvolvimento do sistema nervoso e o aprendizado musical, contribuindo assim para a elaboração de novas técnicas de ensino de música e programas de treinamento.
Avaliação da atividade neuronal em camundongos tratados com 5-MeO-DMT
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-06-19) Lima, Margareth de Brito Nogueira; Lima, Alexsandro Pereira; Leão, Emelie Katarina Svahn; Santos, Elis Brisa dos
Este trabalho de conclusão de curso verificou como a 5-metoxy-N,N-dimetiltriptamina (5-MeO-DMT) pode afetar a atividade neuronal no hipocampo ventral, região cerebral relacionada à ansiedade. Os estudos com psicodélicos vem crescendo e caminham para um consenso de que trazem inúmeros benefícios à saúde cerebral e mental. Embora haja um número razoável de estudos clínicos apontando para os benefícios da DMT e da 5-MeO-DMT, poucos estudos foram feitos a fim de desvendar os mecanismos de ação nos neurônios, para além da farmacologia. Para tanto, utilizamos a técnica conhecida como “patch-clamp” para avaliar as propriedades eletrofisiológicas de células únicas de camundongos 5 dias depois do tratamento com 5-MeO-DMT, verificando diferenças nas propriedades passivas da membrana, além de alterações na amplitude e frequência dos disparos neuronais na região do giro denteado hipocampal. Constatamos que a 5-MeO-DMT leva a uma menor frequência de estado estacionário nas células granulares do giro denteado de camundongos tratados com 5-MeO-DMT em comparação com o controle, além de maior resistência da membrana (input resistance; Rin), maior amplitude de “afterhyperpolarization” (AHP), e um potencial de repouso da membrana em repouso mais negativo. Os resultados sugerem que a 5-MeO-DMT produz efeitos duradouros em camundongos, embora sejam necessários mais estudos para solidificar os achados.
Characterization of cell types affected by noise-induced tinnitus in the auditory cortex of mice
(2019-08-17) Sousa, Ingrid Nogueira; Leão, Emelie Katarina Svahn; ; ; Leão, Ricardo Maurício Xavier; ; Leão, Richardson Naves;
Tinnitus is an abnormal state of nerve cell activity of the auditory system, leading to perception of phantom sounds such as ringing of the ears. Although tinnitus perception is not harmful per se, it can lead to severe psychological stress, anxiety and depression. Several studies indicate the auditory cortex as a potential target for transcranial magnetic/direct current stimulation to alleviate tinnitus perception, yet little is known of how tinnitus alters cortical circuits. Here we investigate cellular populations of layer 5 (L5) of the primary auditory cortex (A1) in a mouse model of noise-induced tinnitus. L5 pyramidal cells (PCs) were routinely subdivided into putative corticofugal projecting type A, or contra-lateral projecting type B PCs, post hoc. We found that membrane properties were different between younger (P16-23) and mature cells (P38-52), and therefore we opted to only include animals ≥1 month of age for noise-overexposure (4-20kHz, 90dB, 1,5 hrs). Next we compared passive and active membrane properties between the two PC subtypes as well between control and tinnitus-like animals. We also used transgenic Chrna2-cre mice to investigate inhibitory Martinotti cells between the experimental groups. We found that noise overexposure did not change passive membrane properties of either type A or type B PCs when examined 5-8 days later. Instead we found type A PCs to fired with a significantly lower firing frequency in response to positive current injections (150pA) following noise overexposure (control A: 20,3±1,8Hz, n=11, noiseoverexposed: 16,1±1,2Hz, n=19, p=0.050), while contrarily type B PCs significantly increased steady state firing frequency (Control B: 13,3±1,3Hz, n=13, noise-overexposed: 19,5±2,4Hz, n=22, p=0,048). Interestingly, preliminary data from Martinotti cells from noise-overexposed animals show a trend of higher initial firing frequency than control (control M: 70,05±6,5Hz, n=8, noise-overexposed: 80,5±3,4Hz, n=12) and steady state frequency (control M: 20,35±4,4Hz, noise-overexposed: 33,5±4,9Hz). Since Martinotti cells are specifically connected to type A PCs through recurrent inhibition, this could suggest that Martinotti cells protects type A PCs from acoustic over-activity. Preliminary data using a genetic activity marker (CaMPARI, n=4 mice) also suggests that noise-overexposure does not affect cells uniformly in layer 5-6 of the A1.Together, these results are a first step in identifying specific cortical neurons affected by noise-induced tinnitus and quantify electrophysiological differences seen for each subtype. To understand the cellular mechanisms of tinnitus is crucial for improving treatments of tinnitus using cortical stimulation.
Chrna2-Martinotti Cells Synchronize Layer 5 Type A Pyramidal Cells via Rebound Excitation
(2017-02-09) Hilscher, Markus M.; Leão, Richardson Naves; Edwards, Steven J.; Leão, Emelie Katarina Svahn; Kullander, Klas
Martinotti cells are the most prominent distal dendrite–targeting interneurons in the cortex, but their role in controlling pyramidal cell (PC) activity is largely unknown. Here, we show that the nicotinic acetylcholine receptor α2 subunit (Chrna2) specifically marks layer 5 (L5) Martinotti cells projecting to layer 1. Furthermore, we confirm that Chrna2-expressing Martinotti cells selectively target L5 thick-tufted type A PCs but not thin-tufted type B PCs. Using optogenetic activation and inhibition, we demonstrate how Chrna2-Martinotti cells robustly reset and synchronize type A PCs via slow rhythmic burst activity and rebound excitation. Moreover, using optical feedback inhibition, in which PC spikes controlled the firing of surrounding Chrna2-Martinotti cells, we found that neighboring PC spike trains became synchronized by Martinotti cell inhibition. Together, our results show that L5 Martinotti cells participate in defined cortical circuits and can synchronize PCs in a frequency-dependent manner. These findings suggest that Martinotti cells are pivotal for coordinated PC activity, which is involved in cortical information processing and cognitive control.
Chrna2-OLM interneurons display different membrane properties and h-current magnitude depending on dorsoventral location
(2019-07) Hilscher, Markus M.; Nogueira, Ingrid; Mikulovic, Sanja; Kullander, Klas; Leão, Richardson Naves; Leão, Emelie Katarina Svahn
The hippocampus is an extended structure displaying heterogeneous anatomical cell layers along its dorsoventral axis. It is known that dorsal and ventral regions show different integrity when it comes to functionality, innervation, gene expression, and pyramidal cell properties. Still, whether hippocampal interneurons exhibit different properties along the dorsoventral axis is not known. Here, we report electrophysiological properties of dorsal and ventral oriens lacunosum moleculare (OLM) cells from coronal sections of the Chrna2‐cre mouse line. We found dorsal OLM cells to exhibit a significantly more depolarized resting membrane potential compared to ventral OLM cells, while action potential properties were similar between the two groups. We found ventral OLM cells to show a higher initial firing frequency in response to depolarizing current injections but also to exhibit a higher spike‐frequency adaptation than dorsal OLM cells. Additionally, dorsal OLM cells displayed large membrane sags in response to negative current injections correlating with our results showing that dorsal OLM cells have more hyperpolarization‐activated current (Ih) compared to ventral OLM cells. Immunohistochemical examination indicates the h‐current to correspond to hyperpolarization‐activated cyclic nucleotide‐gated subunit 2 (HCN2) channels. Computational studies suggest that Ih in OLM cells is essential for theta oscillations in hippocampal circuits, and here we found dorsal OLM cells to present a higher membrane resonance frequency than ventral OLM cells. Thus, our results highlight regional differences in membrane properties between dorsal and ventral OLM cells allowing this interneuron to differently participate in the generation of hippocampal theta rhythms depending on spatial location along the dorsoventral axis of the hippocampus.
Cyclical alternation between quiet and active sleep states in octopuses observed under controlled laboratory conditions and in the natural environment
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-09-19) Medeiros, Sylvia Lima de Souza; Ribeiro, Sidarta Tollendal Gomes; Leite, Tatiana Silva; http://lattes.cnpq.br/0649912135067700; http://lattes.cnpq.br/2782092994108733; Leão, Emelie Katarina Svahn; Soares, Bruno Lobão; Mather, Jennifer Ann; Baron, Jerome Paul Armand Laurent
A alternância de longos episódios de sono quieto interrompidos ritmicamente por episódios curtos de sono ativo, padrão antes pensado ser exclusivo dos amniotas, foi recentemente relatado em alguns invertebrados, como drosófila (Insecta), aranha saltadora (Arachnida) e sépia (Cephalopoda). Porém, estudos que apontam a existência em invertebrados de um padrão cíclico com distintas fases do sono foram realizados apenas em animais cativos, em condições de laboratório. Isso deixa questões abertas sobre ciclo natural do sono dos invertebrados e como este é afetado por fatores ambientais. Para investigar detalhadamente a estrutura comportamental do sono em polvos, gravamos em laboratório vídeos ininterruptos por 12 horas, durante 4 dias consecutivos de quatro espécimes adultos de Octopus insularis, polvo dos recifes tropicais brasileiros. Os animais foram capturados em Pirangi (6°0’14.29”S, 35° 6’21.01”O) e mantidos em tanques de 1,0 x 0,7 x 0,6 metros, na cidade de Natal, RN, Brasil. Após aclimatação, quantificamos diversas variáveis durante cada um dos diferentes estados comportamentais, bem como durante as transições entre os estados. Mudanças na cor e textura da pele, bem como movimentos dos olhos e manto, foram avaliados usando ferramentas matemáticas para processamento de imagens, desenvolvidas para este fim. Para medir o limiar de alerta em cada estado, foi mensurada a latência da resposta comportamental a estímulos sensoriais. Foram identificados dois estados comportamentais distintos com ausência de reatividade à estimulação. O primeiro foi um estado de sono quieto caracterizado por pele uniformemente pálida, pupilas fechadas e episódios de longa duração (mediana 415,2 s). O segundo foi um estado de sono ativo caracterizado por padrões dinâmicos de cor e textura da pele, movimentos oculares rápidos e episódios de curta duração (mediana 40,8 s). Os episódios de sono ativo foram marcadamente periódicos (60% das recorrências entre 26-39 min) e ocorreram principalmente após episódios de sono quieto (82% das transições). Estes resultados mostram que O. insularis apresenta ciclo de sono ultradiano análogo ao dos amniotas. Para comparar esses resultados com o sono de animais em ambiente natural, estabelecemos uma colaboração para analisar dados já existentes sobre o comportamento de Octopus insularis, registrado de forma minimamente invasiva por câmeras remotas posicionadas nas entradas de tocas nas ilhas caribenhas Turks e Caicos (21.5112°N, 71.5190°O). Foram registrados 10 espécimes adultos durante o dia e a noite (total de 240 h). Estes vídeos foram avaliados utilizando as mesmas categorias comportamentais encontradas para os animais de laboratório. Todos os animais apresentaram padrão cíclico de sono semelhante ao observado em laboratório, com alternância periódica de episódios de sono quieto (mediana 643,2 s) e sono ativo (mediana 37,8 s), com episódios de sono quieto precedendo episódios de sono ativo 98% das vezes. Observamos ainda que os animais dormiram durante 44% do tempo amostrado, demonstrando que o sono ocupa uma fração substancial do tempo de vida em O. insularis. A documentação e quantificação do sono cíclico em espécimes de O. insularis, investigados tanto em laboratório quanto em ambiente natural, ajuda a compreender as pressões seletivas que impulsionaram a evolução do ciclo de sono nesta espécie e nos cefalópodes.
Decreasing dorsal cochlear nucleus activity ameliorates noise-induced tinnitus perception in mice
(Springer Science and Business Media LLC, 2022-05-12) Borges, Thawann Malfatti; Boerner, Barbara Ciralli; Hilscher, Markus M.; Leao, Richardson Naves; Leão, Emelie Katarina Svahn
Background: The dorsal cochlear nucleus (DCN) is a region known to integrate somatosensory and auditory inputs and is identified as a potential key structure in the generation of phantom sound perception, especially noise-induced tinnitus. Yet, how altered homeostatic plasticity of the DCN induces and maintains the sensation of tinnitus is not clear. Here, we chemogenetically decrease activity of a subgroup of DCN neurons, Ca2+/Calmodulin kinase 2 α (CaMKII α)-positive DCN neurons, using Gi-coupled human M4 Designer Receptors Exclusively Activated by Designer Drugs (hM4Di DREADDs), to investigate their role in noise-induced tinnitus. Results: Mice were exposed to loud noise (9–11kHz, 90dBSPL, 1h, followed by 2h of silence), and auditory brainstem responses (ABRs) and gap prepulse inhibition of acoustic startle (GPIAS) were recorded 2 days before and 2 weeks after noise exposure to identify animals with a significantly decreased inhibition of startle, indicating tinnitus but without permanent hearing loss. Neuronal activity of CaMKII α+ neurons expressing hM4Di in the DCN was lowered by administration of clozapine-N-oxide (CNO). We found that acutely decreasing firing rate of CaMKII α+ DCN units decrease tinnitus-like responses (p = 3e −3, n = 11 mice), compared to the control group that showed no improvement in GPIAS (control virus; CaMKII α-YFP + CNO, p = 0.696, n = 7 mice). Extracellular recordings confirmed CNO to decrease unit firing frequency of CaMKII α-hM4Di+ mice and alter best frequency and tuning width of response to sound. However, these effects were not seen if CNO had been previously administered during the noise exposure (n = 6 experimental and 6 control mice). Conclusion: We found that lowering DCN activity in mice displaying tinnitus-related behavior reduces tinnitus, but lowering DCN activity during noise exposure does not prevent noise-induced tinnitus. Our results suggest that CaMKII α-positive cells in the DCN are not crucial for tinnitus induction but play a significant role in maintaining tinnitus perception in mice
Developmental disruption of recurrent inhibitory feedback results in compensatory adaptation in the Renshaw cell - motor neuron circuit
(2017-05-08) Enjin, Anders; Perry, Sharn; Hilscher, Markus M; Nagaraja, Chetan; Larhammar, Martin; Gezelius, Henrik; Eriksson, Anders; Leão, Emelie Katarina Svahn; Kullander, Klas
When activating muscles, motor neurons in the spinal cord also activate Renshaw cells, which provide recurrent inhibitory feedback to the motor neurons. The tight coupling with motor neurons suggests that Renshaw cells have an integral role in movement, a role that is yet to be elucidated. Here we used the selective expression of the nicotinic cholinergic receptor alpha 2 (Chrna2) in mice to genetically target the vesicular inhibitory amino acid transporter (VIAAT) in Renshaw cells. Loss of VIAAT from Chrna2Cre expressing Renshaw cells did not impact any aspect of drug-induced fictive locomotion in the neonatal mouse, nor did it change gait, motor coordination or grip strength in adult mice of both sexes. However, motor neurons from neonatal mice lacking VIAAT in Renshaw cells received spontaneous inhibitory synaptic input with a reduced frequency, showed lower input resistance and had an increased number of proprioceptive glutamatergic and calbindin labeled putative Renshaw cell synapses on their soma and proximal dendrites. Concomitantly, Renshaw cells developed with increased excitability and a normal number of cholinergic motor neuron synapses indicating a compensatory mechanism within the recurrent inhibitory feedback circuit. Our data suggest an integral role for Renshaw cell signaling in shaping the excitability and synaptic input to motor neurons.
Dos efeitos ansiolíticos da 5-MeO-DMT no cérebro e comportamento do camundongo
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-03-31) Lima, Margareth de Brito Nogueira; Leão, Richardson Naves; Leão, Emelie Katarina Svahn; https://orcid.org/0000-0001-7295-1233; http://lattes.cnpq.br/1279823352935722; http://lattes.cnpq.br/0683942077872227; http://lattes.cnpq.br/7749123102268411; Santos, Rafael Guimarães dos; Laplagne, Diego Andres; Gavioli, Elaine Cristina; http://lattes.cnpq.br/1759328747578795; Amaral, Olavo Bohrer
Ansiedade é uma desordem de circuitos, ou seja, uma circuitopatia mundialmente prevalente que afeta substancialmente a qualidade de vida das pessoas. Para tratá-la adequadamente, é necessário que sejam revertidos os processos que levam ao maufuncionamento dos circuitos neuronais. Ainda não há um tratamento completamente eficaz para tratar tal transtorno. Inúmeras pesquisas vêm apresentando resultados promissores e seguros com psicodélicos serotonérgicos, evidenciando um potencial terapêutico desses compostos. No entanto, os seus mecanismos de ação ainda não foram completamente elucidados. Muitos estudos clínicos têm conseguido mitigar duradouramente os sintomas da depressão e da ansiedade com apenas uma dose, o que faz desses compostos alternativas bastante interessantes aos tratamentos clássicos disponíveis na psiquiatria. Esses efeitos duradouros podem ser explicados por uma possível indução à neuroplasticidade, à neuroproteção e a uma modulação de agentes ligados à inflamação. Alguns estudos comprovaram um aumento na neuritogênese, sinaptogênese e neurogênese proveniente do tratamento com esses compostos. Neste estudo, procuramos identificar como o psicodélico serotonérgico 5- metoxi-N,Ndimetiltriptamina (5-MeO-DMT) afeta prolongadamente a atividade neuronal e a expressão de genes relacionados à plasticidade (BDNF, CREB, ARC, ZIF268, mTORC1, NF-kB e TRIP8b) em estruturas cerebrais classicamente relacionadas à ansiedade, como a amígdala basolateral, a região CA1 do hipocampo ventral e o córtex cingulado anterior, localizado no córtex medial pré-frontal de camundongos adultos uma hora, cinco horas e cinco dias após o tratamento. Após avaliarmos as propriedades eletrofisiológicas de camundongos 5 dias depois do tratamento com 5-MeO-DMT, verificamos diferenças nas propriedades passivas da membrana, além de alterações na amplitude e frequência dos disparos neuronais na região do giro denteado hipocampal. A avaliação da expressão gênica uma hora após o tratamento revelou um aumento na expressão dos genes iniciais imediatos ARC e ZIF268 no córtex cingulado anterior e na amígdala basolateral. Outra avaliação feita 5 horas após o tratamento mostrou uma diminuição do gene NR2A em CA1 ventral. Verificamos também um aumento significativo do gene TRIP8b em CA1 ventral 5 dias após o tratamento. Investigamos se o 5-MeO-DMT produz mudanças no comportamento de camundongos após 24 horas e 5 dias de tratamento, com e sem condições de estresse. Também avaliamos os níveis séricos basais de corticosterona em camundongos e após estresse de contenção aguda. Verificamos que camundongos tratados com 5-MeO-DMT apresentaram níveis significativamente menores de corticosterona basal após 5 dias, além de apresentar um comportamento menos ansioso. Estes achados moleculares, celulares e comportamentais sugerem que a 5-MeO-DMT produz efeitos imediatos e duradouros em camundongos, embora sejam necessários mais estudos para considerar a sua possibilidade terapêutica e também para desvendar quais vias de sinalização são subjacentes ao papel da 5-MeO-DMT na plasticidade sináptica.
Efeitos da administração sistêmica de pilocarpina sobre a expressão gênica no hipocampo de camundongos adultos
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2018-11-12) Carvalho, Lukas Iohan da Cruz; Costa, Marcos Romualdo; Leão, Emelie Katarina Svahn; Dalmolin, Rodrigo Juliani Siqueira
Afetando cerca de 50 milhões de pessoas em todo o mundo, a epilepsia é uma das neuropatologias mais comuns no mundo moderno. Pode ser definida como convulsões recorrentes que afetam o cérebro como um todo ou apenas parte dele; essas convulsões vêm de uma excitação descontrolada dos neurônios, levando à morte celular. Cerca de 70% dos pacientes epilépticos respondem à medicação anticonvulsivante, enquanto 30% dos pacientes não respondem a ela. Por ser uma patologia que atinge um grande número de pessoas, estudar os mecanismos moleculares envolvidos no início e progressão da doença torna-se uma tarefa fundamental para compreendê-la. Modelos animais nos ajudam a mimetizar uma série de doenças, incluindo a epilepsia. A administração sistêmica de pilocarpina é um dos modelos utilizados para modelar a epilepsia em roedores. A pilocarpina é um agonista muscarínico; atua sobre receptores metabotrópicos, podendo levar à liberação de neurotransmissores excitatórios; entre eles, o glutamato, o principal neurotransmissor excitatório do sistema nervoso central, que é tóxico em grandes quantidades. Diversas alterações histológicas foram descritas no hipocampo de camundongos e ratos tratados com pilocarpina, mas os mecanismos moleculares envolvidos nessas alterações permanecem elusivos. A fim de entender melhor este modelo e a epilepsia propriamente dita, analisamos o transcriptoma derivado de um banco de dados de todo o hipocampo em três diferentes momentos após a injeção intraperitoneal de pilocarpina em camundongos adultos. Utilizando bioinformática, identificamos genes diferencialmente expressos pelas células do hipocampo em 12 horas, 10 dias e 6 semanas após a injeção de pilocarpina, em comparação aos controles (injeções salinas). Nossos resultados mostram que um grande conjunto de genes envolvidos na neurogênese é up-regulated às 12h, o que poderia ajudar a entender o aumento da produção neuronal observada no giro dentado de camundongos injetados com pilocarpina. Aos 10 dias e 6 semanas, ainda observamos uma grande conjunto de genes envolvidos na diferenciação neuronal, assim como genes associados a respostas inflamatórias/imunes. Juntos, nossos dados contribuem para compreender os mecanismos moleculares envolvidos nas alterações celulares observadas no hipocampo de camundongos tratados com pilocarpina.
Efeitos eletrofisiológicos do sevoflurano em neurônios piramidais da camada 5 do córtex auditivo primário do camundongo
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-05-15) Araújo, Aelton Silva; Leão, Emelie Katarina Svahn; https://orcid.org/0000-0001-7295-1233; http://lattes.cnpq.br/1279823352935722; https://orcid.org/0000-0001-5960-996X; http://lattes.cnpq.br/6864851885074431; Takahashi, Daniel Yasumasa; http://lattes.cnpq.br/4659230362946311; Leão, Ricardo Maurício Xavier
Anestésicos gerais são onipresentes na prática médica, mas os mecanismos celulares que promovem amnésia, analgesia, imobilidade e inconsciência modulando canais iônicos dependentes de voltagem e ligantes ainda são pouco compreendidos. Estudos recentes começam a mostrar a diversidade de diferentes anestésicos na regulação de canais iônicos específicos e que neurônios piramidais corticais são afetados por concentrações mais baixas do que interneurônios. Isso destaca que a anestesia geral não segue um mecanismo "geral", mas depende da escolha de anestésicos com efeitos específicos ao tipo celular que precisam ser estudados caso a caso. Por exemplo, os efeitos eletrofisiológicos de anestésicos voláteis, como o sevoflurano, são especialmente difíceis de estudar em preparações in vitro, no entanto, modelos biofísicos preveem a estabilização do estado aberto de canais de K+ dependentes de voltagem de baixo limiar (KV1.2). Aqui, tentamos dar um primeiro passo na identificação do perfil eletrofisiológico do sevoflurano em neurônios piramidais da camada 5 (L5 PNs) do córtex auditivo de camundongos adultos. Aplicamos sevoflurano passando a mistura de carbogênio através de um vaporizador para anestésico volátil, oxigenando e solubilizando o sevoflurano no líquido cefalorraquidiano artificial (aCSF) usado para gravações de patch-clamp de célula inteira. A concentração de sevoflurano em aCSF foi quantificada usando cromatografia gasosa-espectrometria de massa. Além disso, subdividimos os L5 PN em células do tipo A e B com base nas respostas a pequenos passos de corrente despolarizante e hiperpolarizante, uma vez que os L5 PNs do tipo A e B apresentam diferenças sutis nas propriedades da membrana que podem ser moduladas pelo sevoflurano. A quantificação das propriedades passivas e ativas da membrana antes e após a aplicação de sevoflurano em baixa dose (aproximadamente 22 µM) mostrou uma diminuição na frequência de disparo para ambos os tipos de células e um efeito específico de despolarização do limiar do potencial de ação do tipo A PNs (APthreshold no aCSF: -36.31 ± 0.94 mV; média ± E.P.M.; em sevo: -21.75 ± 4.39 mV; p = 0.009; n = 8 células) e aumento da meia-largura do potencial de ação do tipo B PNs (APHalf-width aCSF: 1.80 ± 0,13 ms; sevo: 2,29 ± 0.23; p = 0.041; n = 10). Gravações estáveis após a lavagem do sevoflurano restauraram parcialmente a frequência máxima inicial de disparo, o limiar do potencial de ação para o tipo A e a meia-largura do potencial de ação para o tipo B L5 PNs. Nossos resultados preliminares concluem que o sevoflurano diminui a frequência de disparo de ambos os tipos de L5 PNs, no entanto, as propriedades da membrana são afetadas diferencialmente dependendo do tipo celular. Este trabalho mostra pela primeira vez o efeito direto do sevoflurano em células piramidais corticais da camada 5 e contribui para o entendimento celular do mecanismo de ação dos anestésicos voláteis.
Effect of Cannabis extract on noise induced tinnitus and anxiety-related behaviour in adolescent mice
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-07-15) Paixão, Rodolfo Diógenes da; Leão, Emelie Katarina Svahn; http://lattes.cnpq.br/1279823352935722; http://lattes.cnpq.br/4988018421366299; Queiroz, Cláudio Marcos Teixeira de; http://lattes.cnpq.br/3384801391828521; Barbosa, Flávio Freitas; http://lattes.cnpq.br/3611261597113820
Tinnitus é uma condição auditiva caracterizada por sons fantasmas, normalmente descritos como barulhos de sinos ou chiados. O tinnitus incômodo crônico frequentemente desencadeia estresse, ansiedade e até mesmo depressão, havendo uma falta de tratamento padronizado para estas condições. Recentemente, a Cannabis vem chamando atenção pela sua capacidade de modular comportamento e atividade sináptica, atuando no sistema endocanabinóide. Contudo, a literatura ainda é inconclusiva sobre os efeitos benéficos ou prejudiciais quanto ao tratamento de tinnitus. Aqui nós usamos um modelo de tinnitus induzido por ruído para investigar, primeiro, se o tinnitus é alterado por uma dose baixa de extrato de Cannabis rico em tetrahidrocanabinol (extrato; 2.44 mg/kg; THC, 1.0 mg/kg); segundo, se ansiedade está relacionada ao comportamento de tinnitus; e terceiro, se a ansiedade relacionada ao tinnitus é afetada pela administração de Cannabis . Usamos o gap prepulse inhibition of the acoustic startle (GPIAS) para acessar a percepção de tinnitus, e o campo aberto (OF) e o labirinto de cruz elevado (EPM) para avaliar comportamento de ansiedade. Nossos resultados mostram que apenas um subgrupo dos camundongos expostos ao ruído desenvolveu comportamento de tinnitus e que o GPIAS index não foi alterado pelo tratamento de Cannabis em nenhum grupo. Investigando o comportamento de ansiedade, vimos que os animais expostos ao ruído reduziram as entradas ao centro do OF 30 minutos após a administração de Cannabis, comparado ao veículo (p = 0.007) e tiveram a locomoção reduzida comparado ao grupo controle (p = 0.042). No EPM, os animais expostos ao ruído entraram menos vezes nos braços fechados, comparado aos animais controle (p = 0.026). Após a administração de Cannabis , os animais expostos ao ruído entraram menos vezes nos braços abertos do EPM (p = 0.003). Subdividindo os animais expostos ao ruído, mostramos, no OF, que os animais com comportamento de tinnitus entraram menos vezes no centro após a administração de Cannabis comparado ao veículo (p = 0.022). No EPM, animais com e sem comportamento de tinnitus mostraram redução em entradas nos braços fechados e abertos, respectivamente (com comportamento de tinnitus, p = 0.017; sem comportamento de tinnitus, p = 0.033). Além disso, animais com comportamento de tinnitus passaram mais tempo nos braços fechados após a administração de Cannabis (p = 0.021). Estes resultados indicam que apenas os animais expostos ao ruído com comportamento de tinnitus evitaram o centro do OF e preferiram ficar dentro dos braços fechados do EPM após administração de Cannabis . Em resumo, esse trabalho mostra que testes de ansiedade podem ser um adicional ao GPIAS para avaliar tinnitus e substâncias terapêuticas em potencial. Estudos futuros irão testar doses menores do extrato de Cannabis para atingir o efeito ansiolítico no tratamento de estresse e ansiedade relacionados a tinnitus.
Effects of N, N-Dimethyltryptamine on the phenotype and diathesis of a mice model of depression
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-07-31) Cruz, Rafael Vitor Lima da; Leão, Richardson Naves; Araújo, Draulio Barros de; https://orcid.org/0000-0002-6934-2485; http://lattes.cnpq.br/7818012155694188; http://lattes.cnpq.br/0683942077872227; http://lattes.cnpq.br/4565857246678087; Moulin, Thiago Cavalcante; Leão, Emelie Katarina Svahn; Belchior, Hindiael Aeraf; Petiz, Lyvia Lintzmaier
A depressão é um transtorno neurológico que afetou 4,4% da população global em 2017. Ela é caracterizada por apatia e anedonia, o que impacta significativamente a vida social e profissional. A etiologia da depressão ainda não foi completamente elucidada, embora fatores genéticos, humorais, ambientais e comportamentais tenham sido correlacionados com seu desenvolvimento. O tratamento convencional geralmente envolve medicamentos serotoninérgicos de ação lenta, que frequentemente apresentam efeitos colaterais mais prejudiciais à condição clínica do que os próprios sintomas. Nas últimas duas décadas, a Hipótese Neurogênica da Depressão tem associado a produção de novos neurônios no hipocampo adulto ao mecanismo neurobiológico essencial para aliviar os sintomas pelos antidepressivos clássicos. Ao mesmo tempo, as drogas psicodélicas têm ressurgido como uma categoria de moléculas capazes de aumentar a plasticidade neuronal. Infelizmente, as propriedades alucinógenas desses compostos, dificultaram sua assimilação generalizada. Nesta fase da pesquisa psicodélica, é necessário compreender o envolvimento da experiência subjetiva, a experiência psicodélica, no seu potencial terapêutico. Essa compreensão nos permitirá delimitar formas mais eficazes, acessíveis e abrangentes para aplicação desses compostos em diferentes populações. Neste trabalho, induzi a depressão em camundongos usando o modelo de Estresse Leve Crônico Imprevisível, administrei uma única dose de DMT e mitiguei os sintomas semelhantes à depressão, anedonia e ansiedade, com eficiência notável, uma vez que esse superou até mesmo o tratamento com antidepressivo clássico. Nossos dados sugerem que o DMT é uma ferramenta valiosa para a psiquiatria, e a experiência subjetiva pode ajudar os profissionais a terem mais controle sobre o resultado, uma vez que fornecemos dados que apontam para a importância da consideração do set and setting para um desfecho positivo.
Electrophysiological correlates of sound processing in the limbic pathways and implications for tinnitus-related anxiety
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-02-17) Freitas, Jéssica Winne Rodrigues de; Leão, Emelie Katarina Svahn; Nascimento, George Carlos do; http://lattes.cnpq.br/1489371044894987; https://orcid.org/0000-0001-7295-1233; http://lattes.cnpq.br/1279823352935722; http://lattes.cnpq.br/9480539724032899; Soares, Bruno Lobão; https://orcid.org/0000-0003-4564-2288; http://lattes.cnpq.br/3124118595692286; Aguiar, Cleiton Lopes; Sousa, João Antônio Jesus Bacello Machado; Anomal, Renata Figueiredo; http://lattes.cnpq.br/6437989445919424
Esta tese investiga os correlatos eletrofisiológicos do hipocampo e do córtex pré-frontal medial com a atividade auditiva, seja em um modelo animal de zumbido induzido por altas doses de salicilato, seja na resposta a estímulos ruidosos em camundongos durante a locomoção. Os resultados estão organizados em quatro capítulos com três artigos experimentais (capítulo 1-3, com 2 artigos publicados e um manuscrito em preparação) e um protocolo em forma de capítulo de livro (capítulo 4, pré-impressão). No primeiro artigo (Winne et al. 2019), mostramos que uma alta dose de salicilato (300mg/kg) induziu oscilações teta tipo 2 (4-6Hz) no hipocampo ventral (HV), bem como induziu comportamentos semelhante à ansiedade em camundongos. Além disso, a administração de uma alta dose de salicilato aboliu a correlação do teta tipo 1 (7-10Hz) do hipocampo dorsal (HD) com a velocidade de corrida. No segundo artigo (Winne et al. 2020), mostramos que após o pré-tratamento com salicilato, apenas camundongos jovens com os níveis de audição preservada apresentaram comportamento semelhante à ansiedade, em comparação com camundongos idosos. Nós hipotetizamos que camundongos C57BL6 idosos por terem alterações auditiva relacionada à idade e, são menos propensos a apresentarem zumbido induzido pelo salicilato e ansiedade relacionada ao zumbido. Em camundongos jovens após o tratamento com salicilato, foi observado um aumento nas oscilações teta tipo 2 e gama lenta (30-60Hz) no HV e no córtex pré-frontal medial (CPFm), durante o campo aberto e no labirinto em cruz elevado. Além do mais, também ocorreu um aumento da coerência em teta tipo 2 entre o HV e o CPFm durante as tarefas. Por fim, o pré-tratamento de camundongos com uma dose única da substância psicodélica 5-MeO-DMT preveniu o surgimento de comportamentos associados à ansiedade e a indução de teta tipo 2 e gama lenta após a injeção de salicilato. O Capítulo 3 aborda como estímulos ruidosos são processados por meio da via reticular-límbica e influenciam nas oscilações do HD e CPFm de camundongos com audição normal. Usando abordagens combinadas (silêncio/ruído, quimio e optogenética), as oscilações teta tipo 1 (7-10Hz) do HD foram moduladas pelo ruído alto e de banda larga. Especificamente, a entrada de ruído retransmitida do córtex entorrinal e do septo medial modulou as oscilações do teta tipo 1 do HD, enquanto a diminuição da atividade do córtex auditivo não afetou essa via não canônica de processamento de ruído alto. Verificamos também que a ativação desta via aumentou a coerência entre o HD e o córtex pré-frontal medial. Nossa hipótese é que as alterações da atividade dos neurônios do HD induzidas pelo ruído, pode ser uma estratégia biológica para identificar rapidamente ambientes perigosos e aumentar o estado de alerta dos animais em resposta a possíveis ameaças locais. Por fim, no Capítulo 4 (Winne et al., 2021, pré-impressão), discutimos uma técnica de imageamento de cálcio de animais em movimento livre, usando micro endoscópios miniaturizados ('miniscopes') e descrevemos em detalhes a cirurgia de implante de lente e “baseplate” para o Miniscope UCLA V3 e V4. Usamos lente de índice graduado (GRIN) para o hipocampo, e uma combinação de um prisma e lente GRIN para o córtex auditivo e motor, com adaptações de trabalhos publicados para uma melhor fixação da lente (GRIN-relay-Prism). Por fim, comentamos as diferenças entre os softwares de análise. Em conclusão, esta tese demonstra correlatos eletrofisiológicos do zumbido induzido por salicilato que fortalecem a ligação neurobiológica entre zumbido e ansiedade. Mais ainda, as vias límbicas que transmitem informações de ruído alto também mostraram modular a atividade do hipocampo e do CPFm. Esses resultados evidenciam novas assinaturas eletrofisiológicas do processamento de som no sistema límbico.
Estimulação optogenética do septo medial no rato anestesiado e em livre comportamento
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2014-10-15) Souza, Annie da Costa; Ribeiro, Sidarta Tollendal Gomes; Leão, Richardson Naves; ; http://lattes.cnpq.br/0683942077872227; ; http://lattes.cnpq.br/0649912135067700; ; http://lattes.cnpq.br/9697174530550588; Queiroz, Cláudio Marcos Teixeira de; ; http://lattes.cnpq.br/3384801391828521; Leão, Emelie Katarina Svahn; ; http://lattes.cnpq.br/1279823352935722; Cota, Vinícius Rosa; ; http://lattes.cnpq.br/6882402886706744
O ritmo teta consiste em uma oscilação eletrofisiológica hipocampal presente em várias espécies de mamíferos (4-12 Hz, com variações entre espécies). Essa oscilação está presente durante a vigília ativa de ratos e também é predominante no PCL desta espécie durante o sono de movimento rápido dos olhos (sono REM). Vários trabalhos demonstraram que o ritmo teta é importante em tarefas cognitivas. O septo medial é uma região importante na geração do ritmo teta hipocampal. Possui projeções colinérgicas, GABAérgicas e glutamatérgicas para o hipocampo, que por sua vez, possui projeções de feedback para o septo. Além do septo, outras regiões estão envolvidas na regulação do teta, formando uma rede complexa de interação e coordenação entre áreas que resultam no ritmo. A optogenética é uma ferramenta desenvolvida recentemente que tem sido amplamente utilizada em pesquisas de diversas áreas. Ela nos permite manipular a atividade elétrica de neurônios através de estimulação luminosa. A técnica consiste em, através de um vetor viral, induzir a expressão neuronal de canais iônicos associados a opsinas (ex.: ChR2), que uma vez infectados passam a ser sensíveis a luz de determinado comprimento de onda. O presente trabalho de pesquisa de mestrado teve como objetivo implantar a optogenética em animais em livre comportamento pioneiramente no Brasil, através de experimentos com implantes crônicos de eletrodos e fibras óptica em animais infectados com vetor viral para expressão de ChR2. Foram realizadas cirurgias de injeções de vírus no septo medial; resultados histológicos confirmaram a expressão de ChR2 através da marcação da proteína repórter eYFP no septo e também em processos hipocampais. Além disso, foram realizados experimentos agudos com estimulação luminosa do septo medial e registro de potenciais de campo local (PCL) no próprio septo e hipocampo em animais anestesiados. Ainda nesses experimentos foi possível registrar potenciais de ação no septo. Nesses experimentos observamos aumento da taxa de disparo dos neurônios septais durante estimulação luminosa (n=300 estímulos). Além disso, encontramos uma resposta evocada no PCL do hipocampo no início do pulso luminoso. Também foram realizados experimentos crônicos com estimulação luminosa do septo medial e registro de PCL do hipocampo em animais em livre comportamento. Através de análise do PCL, verificamos se a estimulação luminosa do septo é capaz de induzir ritmo teta no hipocampo.
Firing properties of Renshaw cells defined by Chrna2 are modulated by hyperpolarizing and small conductance ion currents Ih and ISK
(2015) Perry, Sharn; Gezelius, Henrik; Larhammar, Martin; Hilscher, Markus M.; Lamotte d’Incamps, Boris; Leão, Emelie Katarina Svahn; Kullander, Klas
Renshaw cells in the spinal cord ventral horn regulate motoneuron output through recurrent inhibition. Renshaw cells can be identified in vitro using anatomical and cellular criteria; however, their functional role in locomotion remains poorly defined because of the difficulty of functionally isolating Renshaw cells from surrounding motor circuits. Here we aimed to investigate whether the cholinergic nicotinic receptor alpha2 (Chrna2) can be used to identify Renshaw cells (RCs(α2)) in the mouse spinal cord. Immunohistochemistry and electrophysiological characterization of passive and active RCs(α2) properties confirmed that neurons genetically marked by the Chrna2-Cre mouse line together with a fluorescent reporter mouse line are Renshaw cells. Whole-cell patch-clamp recordings revealed that RCs(α2) constitute an electrophysiologically stereotyped population with a resting membrane potential of -50.5 ± 0.4 mV and an input resistance of 233.1 ± 11 MΩ. We identified a ZD7288-sensitive hyperpolarization-activated cation current (Ih) in all RCs(α2), contributing to membrane repolarization but not to the resting membrane potential in neonatal mice. Additionally, we found RCs(α2) to express small calcium-activated potassium currents (I(SK)) that, when blocked by apamin, resulted in a complete attenuation of the afterhyperpolarisation potential, increasing cellular firing frequency. We conclude that RCs(α2) can be genetically targeted through their selective Chrna2 expression and that they display currents known to modulate rebound excitation and firing frequency. The genetic identification of Renshaw cells and their electrophysiological profile is required for genetic and pharmacological manipulation as well as computational simulations with the aim to understand their functional role.
Herdabilidade do comportamento social e alterações na composição neuronal do córtex pré-frontal em um modelo animal de autismo
(2018-08-10) Sousa, Juliana Alves Brandão Medeiros de; Costa, Marcos Romualdo; ; ; Pereira, Cecilia Hedin; ; Aguiar, Cleiton Lopes; ; Sequerra, Eduardo Bouth; ; Leão, Emelie Katarina Svahn; ; Pereira, Rodrigo Neves Romcy;
O autismo compreende um grupo heterogêneo de desordens caracterizado por déficits sensoriais, motores, de linguagem e principalmente sociais ainda no início da infância. Fatores genéticos, epigenéticos e ambientais estão fortemente envolvidos na predisposição ao autismo. Estudos em modelos animais da doença sugerem que estes mesmos fatores podem alterar o desenvolvimento do sistema nervoso central, modificando padrões de diferenciação e maturação neuronal, gerando uma circuitaria cerebral disfuncional. O modelo animal induzido através de administração de VPA em ratas grávidas foi previamente caracterizado pelo nosso grupo. Nós demonstramos que animais expostos ao VPA durante a gestação (F1VPA) apresentaram comportamentos ―tipo-autista‖ na vida pós-natal, tais como hiperlocomoção, estereotipia prolongada e redução da interação social. Histologicamente, detectamos uma redução no número de interneurônios parvalbumina (PV)+ no córtex pré-frontal medial (CPFm) destes animais em comparação aos controles. Considerando os efeitos do VPA sobre a estrutura da cromatina e metilação do DNA, levantamos a hipótese de que alterações comportamentais e histológicas observadas em animais F1VPA seriam transmissíveis para a geração seguinte, independente de novas exposições ao VPA. Neste trabalho, analisamos o comportamento e a histologia do CPFm na progênie dos animais F1VPA, doravante denominados F2. Observamos que estes animais apresentaram significativa redução na interação social e na frequência de levantamentos exploratórios quando comparados aos animais controle. Esta redução na preferência social, no entanto, foi intermediária entre aquela apresentada por animais controle e animais F1VPA, sendo que nestes últimos os prejuízos no comportamento social foram mais intensos. Por outro lado, não observamos hiperlocomoção, nem alterações no comportamento exploratório ou no padrão de estereotipias em animais F2 quando comparados aos controles, uma vez que seus perfis foram normalizados com relação aos animais F1VPA. A fim de testar se os prejuízos comportamentais na F2 ocorriam em resposta aos cuidados parentais de mães VPA e mães controle sobre seus filhotes, realizamos experimentos de adoção cruzada. Nós observamos que animais F2 cuidados por mães controle apresentam baixos índices de sociabilidade quando comparados a animais controle cuidados por mães controle, o que corrobora a interpretação de que as alterações observadas nestes animais são devido à herança parental. A avaliação histológica do tecido cortical revelou alterações na proporção de interneurônios PV+ no CPFm em animais F1VPA. Também foi observado um discreto aumento do número total de neurônios no CPFm em animais F1VPA e F2, sugerindo que alterações distintas na organização da circuitaria neuronal podem estar presentes nos dois grupos de animais. Portanto, os dados apresentados indicam que a exposição pré-natal ao VPA induz alterações comportamentais e histológicas em ratos, e que estas podem ser parcialmente transmitidas aos seus descendentes. No entanto, não foi possível estabelecer uma relação direta entre os déficits sociais e alterações celulares, demonstrando que diferentes alterações na circuitaria podem produzir os efeitos comportamentais similares. Este modelo poderá contribuir no futuro para a identificação de assinaturas genéticas associadas com as alterações comportamentais e histológicas observadas no autismo.

SIGAA

Navegando por Autor "Leão, Emelie Katarina Svahn"