On the centenary of the birth of Francis H. C. Crick – from physics to genetics and neuroscience / O centenário de nascimento de Francis H.C. Crick – da física para a genética e a neurociência

ABSTRACT The year 2016 marks the centenary of the birth of Francis Crick (1916–2004), who made outstanding contributions to genetics and neuroscience. In 1953, in a collaborative study, Francis Crick and James Watson discovered the DNA double helix, and in 1962 they and Maurice Wilkins were awarded the Noble Prize in Physiology or Medicine. Crick subsequently became very interested in neuroscience, particularly consciousness and its relationship to the claustrum, a small gray matter structure between the insula and putamen.

RESUMO O ano de 2016 é o centenário de nascimento de Francis Crick (1916–2004), físico, biólogo e neurocientista, cujas contribuições para a genética e a neurociência foram magníficas. Crick, em um estudo colaborativo com Watson, descobriu a estrutura molecular do DNA (dupla hélice) em 1953, e em 1962 ambos receberam o prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina, junto com Wilkins. Após Crick tornou-se muito interessado na área de neurociência, particularmente no estudo da consciência, e a sua relação com o claustrum, uma pequena estrutura de substância cinzenta localizada entre a ínsula e o putame.

Estructuras cerebrales implicadas en el procesamiento temporal / Brain structures involved in temporal processing

El tiempo siempre ha sido una constante regulatoria del comportamiento humano. Durante las últimas dos décadas, la neurociencia ha buscado las bases biológicas al igual que la localización específica de estructuras o sistemas que el cerebro humano utilice en la ejecución, interpretación o retención de procesamientos temporales. La presente revisión reúne gran parte de los estudios actuales enfocados en la ubicación de las estructuras que involucran lapsos de retención, cronometraje o procesamiento temporal, reportando evidencia respecto a diversas estructuras involucradas, como lo son los ganglios basales; en la activación del putamen respecto a conteos dentro de respuestas motoras; Al cerebelo, en relación a intervalos de duración relativamente breves de tiempo, que van desde 300, 400, 600 y 800 ms, hasta 1-2 o 12-24 segundos; En la relación entre amígdala y corteza insular, en la ejecución de cronometraje controlado; En corteza frontal/pre-frontal, asociado a períodos breves (menores a 1 s) o al menor rendimiento de procesos atencionales o de memoria, propios del funcionamiento ejecutivo; y corteza parietal, asociada a la comparación consiente de las duraciones en rango de segundos (intervalos de 1 s) en relación a señales auditivas y visuales, así como en la codificación espacial y el procesamiento de cantidades numéricas. La localización de estas estructuras es la base para el desarrollo de modelos de estudio e integración de sistemas cada vez más precisos respecto a cómo el cerebro humano interpreta el tiempo...

Time has always been a constant regulatory human behavior. During the past two decades, neuroscience has sought the biological basis as the specific location of structures or systems that use the human brain in the execution, interpretation or retention of time processing. The present revision gathers much of the current research focused on the location of structures that involve retention periods, timing or temporal processing, reporting evidence regarding various structures involved, such as the basal ganglia, in the putamen regarding activation counts within motor responses; The cerebellum, in relation to a relatively short duration intervals of time, ranging from 300, 400, 600 and 800 ms, 1-2 or 12-24 seconds; In the relationship between amygdale and insular cortex, in performing timing control; In frontal/prefrontal cortex, associated with brief periods (less than 1-s) or lower yield of attention or memory processing, typical of executive functioning; And parietal cortex associated consents comparison of durations in seconds range (1-s intervals) in relation to auditory and visual cues, as well as spatial encoding and processing numerical quantities. The location of these structures is the basis for the development of study models and integration systems increasingly accurate as to how the human brain interprets the time...

Función práxica y ganglios basales: contribuciones de los núcleos grises al movimiento voluntario: [revisión] / Praxic function and basal ganglia: contributions of the gray nuclei to the voluntary movement: [review]

El texto tiene como objetivo revisar y analizar la evidencia teórica y empírica disponible sobre las aportaciones subcorticales a la Función práxica, y explorar las posibles relaciones teóricas que se presenten entre la Función práxica, los Ganglios Basales y el caso particular de las apraxias. Para tal fin, se procederá de la siguiente manera: primero, se presentarán razonadamente las estructuras que componen los Ganglios basales y se plantearán especificadamente los circuitos neuroanatómicos que se establecen entre sus núcleos y las demás regiones cerebrales. Segundo, se expondrá la evidencia empírica que demuestra la relevancia de los Ganglios basales en el sistema del movimiento voluntario y se presentarán las consecuencias funcionales que se presentan en caso de la alteración de estas estructuras. Y en tercera y última instancia se revelarán y analizarán los casos en los que la Función Motora Voluntaria se desorganiza como consecuencia de una alteración de los núcleos grises, esto es, se discutirá la aparición de apraxias como producto de una disfunción de los GB causada por una lesión o por una enfermedad neurodegenerativa. El texto finaliza con una somera discusión sobre los hallazgos más relevantes y se exponen algunas conclusiones.

The text aims to review and analyze the theoretical and empirical evidence available regarding subcortical contributions to the praxis, and explore possible theoretical relationships that occur between the praxis, Basal Ganglia and the particular case of apraxia. To achieve this, we will proceed as follows: first, present fairly the structures that compose the basal ganglia and plants specified neuroanatomical circuits that are established between the nuclei andother brain regions. Second, we will present empirical evidence demonstrating the relevance of the basal ganglia in the system of voluntary movement and present the functional consequences that arise in case of alteration of these structures. And on third and final analysis will reveal and analyze those cases where voluntary motor function is disrupted as a result of altered gray nuclei, ie, will discuss the occurrence of apraxia as a product of dysfunction caused by Basal ganglia injury or a neurodegenerative disease. The text ends with a brief discussion on the most relevant findings and presents some conclusions.

Molecular cloning and expression of a putative crustacean hyperglycemic hormone of Litopenaeus vannamei in Pichia pastoris

Crustacean hyperglycemic hormone (CHH) is the most abundant and best studied member of the CHH/MIH/GIH neuropeptide hormone family. CHH plays a major role in controlling glucose levels in the hemolymph, and it also has significance in regulating molting, reproduction, and osmoregulation. In contrast, molt-inhibiting hormone (MIH) is responsible for maintaining animals in an intermolt stage. In this study, Liv-MIH-1 cDNA, which encodes a mature neuropeptide from the eyestalk of white shrimp, Litopenaeus vannamei, was expressed in methylotrophic yeast (Pichia pastoris KM71) under the control of an alcohol oxidase promoter. Recombinant Liv-MIH-1 was secreted into the culture medium using the á-factor prepro-sequence without Glu-Ala repeats. The expected protein, which had an apparent molecular mass of 12.1 kDa, was detected by Tricine-SDS-PAGE analysis and confirmed by Western blot. Pure recombinant Liv-MIH-1 was obtained by affinity chromatography, and N-terminal sequence analysis confirmed expression of the protein. Biological assays for CHH and MIH activity were also performed. Purified recombinant Liv-MIH-1 showed the ability to elevate the glucose level of hemolymph of L. vannamei, but molting was unaffected. Since these results are in agreement with the high structural and phylogenetic similarity that has been observed between Liv-MIH-1 and other CHH neuropeptides we propose to rename the protein Liv-CHH-SG1.

As bases neuroanatômicas do comportamento: histórico e contribuições recentes / Neuroanatomical basis of behavior: history and recent contributions

Tendo em vista as mais recentes contribuições, as áreas corticais límbicas - originalmente denominadas em conjunto de grande lobo límbico -, além dos giros do cíngulo e parahipocampal, são constituídas pelas regiões mais posteriores do córtex fronto-orbitário e pelo córtex insular. Em contraposição ao restante do córtex cerebral, que se projeta sobre os gânglios da base (particularmente sobre as porções mais dorsais e mais extensas do striatum, constituídas fundamentalmente pelo núcleo caudado e pelo putame), as áreas corticais límbicas se caracterizam por se projetarem principalmente sobre o hipotálamo e também sobre a porção mais ventral do striatum (principalmente sobre o núcleo accumbens). Uma vez que todo o striatum se projeta para o globo pálido - e este para o tálamo, que se projeta para o córtex cerebral, constituindo-se, assim, circuitos córtico-subcorticais reentrantes -, tem-se que, enquanto as alças relacionadas com o striatum e o pallidum dorsais são responsáveis por atividades e rotinas motoras, as alças relacionadas com o striatum e o pallidum ventrais caracterizam circuitos córtico-subcorticais reentrantes e segregados que se relacionam particularmente com funções comportamentais. A amígdala estendida (amígdala centromedial, componente dorsal ou estria terminal, componente ventral e núcleo da estria terminal), por sua vez, também recebe aferências de todas as áreas corticais límbicas, é particularmente modulada pelas áreas corticais pré-frontais e, ao invés de se projetar sobre o striatum, projeta-se diretamente sobre o hipotálamo e o tronco encefálico. Ao receber também conexões diretas do tálamo, a amígdala estendida pode ainda desencadear respostas principalmente autonômicas, de forma inespecífica, porém rápida, através da ativação de centros do tronco encefálico. Os sistemas macro-anatômicos fronto-basais, estriatal-palidal ventral e amígdala estendida, em conjunto com o núcleo basal de Meynert e com o sistema septo-banda...

Considering the most recent contributions, the limbic cortical areas, originally known as the greater limbic lobe, besides the cingulated and the parahippocampal gyri also includes the insula and the posterior orbital cortex. In contrast to the nonlimbic cortical areas that project to the basal ganglia (particularly over the dorsal aspects of the striatum, constituted by the caudate nucleus and by the putamen), the limbic cortical areas are characterized by projecting to the hypothalamus and also to the ventral striatum (particularly to the nucleus accumbens). Once all the striatum projects to the globus pallidus which projects to the thalamus and then to the cortex, generating cortical-subcortical reentrant circuits, while the dorsal striatum and pallidum related cortico-subcortical loops are involved with motor activities, the ventral cortical-striatal-pallidal system is particularly related with behavior functions. The extended amygdala (central medial amygdala, stria terminalis or dorsal component, ventral component, and bed nucleus of stria terminalis) receives inputs primarily from the limbic cortical areas, is particularly modulated by the prefrontal cortex, and receives also direct connections from the thalamus that enables the amygdala to generate nonspecific and quick responses through its projections to the hypothalamus and to the brainstem. The ventral striatal-pallidal and the extended amygdala are then two basal forebrain macro-anatomical systems, that together with the basal nucleus of Meynert and with the septal-diagonal band system, constitute the main structures that are particularly connected with the limbic cortical areas, and that altogether project to the hypothalamus and to the brainstem which give rise to the autonomic, endocrine and somatosensory components of the emotional experiences, and that regulate the basic activities of drinking, eating, and related to the sexual behavior.

Unraveling the function of claustrum

Claustrum is a thin sheet of gray matter located between external and extreme capsules of lentiform nucleus [basal ganglia]. Functions of claustrum are still not clear. Positron emission tomography [PET] studies have been helpful in measuring the cerebral blood flow responses, as reflection of regional neuronal activity to various sensory stimuli. With PET it was seen that claustrum of healthy males displayed one of the highest activity with visual sexual stimuli.Bilateral activation of claustrum was seen to be involved in motivational processed, which direct behavior to a sexual goal

Tratamento farmacológico da doença de Parkinson: agonistas dopaminérgicos diretos / Pharmacological treatment of Parkinson's disease: direct dopaminergic agonists

A doença de Parkinson idiopática (DP) é um dos problemas neurológicos mais frequentes. Apesar de ainda não ter cura, existem numerosos recursos para obter melhora sintomática prolongada. Entre as drogas existentes, os agonistas dopaminérgicos diretos vêm ocupando lugar de destaque no tratamento dessa doença, em suas diversas fases evolutivas. A presente revisão tem por objetivo apresentar os fundamentos neurobiológicos (sistema dopaminérgico, gânglios da base e seus circuitos) em condições normais e patológicas, assim como as características dos diversos agonistas diretos, ergolínicos e nãoðergolínicos. Esperaðse assim um melhor compreensão da ação desse grupo de drogas nas diversas etapas evolutivas da DP, para utilização em monoterapia ou de modo adjuntivo, visando o melhor controle das manifestações típicas da doença, assim como prevenir ou atenuar as freqüentemente incapacitantes complicações motoras (flutuações, discinesias)

Thalamic ventrobasal stimulation for pain relief: probable mechanisms, pathways and neurotransmitters

A estimulaçäo talâmica ventrobasal (VB), primeiramente realizada por Mazars em 1961, é método útil para o tratamento de dor central e dor de deaferentaçäo. A maneira como ela atua para produzir alívio da dor, porém é ainda questäo de controvérdia. Neste estudo, o autor examina as hipóteses anteriormente propostas e sugere que o alívio da dor obtido pela estimulaçäo de VB se deve a dois prováveis mecanismos: (1) Modulaçäo da atividade anormal em VB e (2) Ativaçäo de uma via multisináptica inibitória para os neurônios nociceptivos do tálamo meidal, na qual o sistema dopaminérgico nigroestriatal exerce importante papel. A via multisináptica envolvida, bem como os neurotransmissores, säo sugeridos: a estimulaçäo de VB, através da via tálamo-corticalglutaminérgica, excitaria o córtex somatosensitivo que, por sua vez, excitaria o córtex motor através dos neurotransmissores excitatórios glutamato e aspartato. No córtex sensitivo-motor se originaria a via corticoestriatal glutaminérgica excitatória para o putâmen anterior, o qual emitiria uma via peptidérgica (substância P) excitatória para o globo pálido interno (via estiatopalidal) e para a substância nigra reticulata (via estriatonigral). O globo pálido interno inibiria o tálamo medial através da via pálido-talâmica gabaérgica. A substância nigra reticulata emitiria projeçöes gabaérgicas inibitórias para o tálamo medial (via nigrotalâmica) e excitaria a substância nigra compacta. A substância nigra compacta projetaria axônios dopaminérgicos excitatórios para os neurônios estriatais com eferência para o globo pálido interno e substância nigra reticulata e assim por diante. Dados de suporte a esta hipótese säo providos por extensa revisäo da literatura

Avances en la fisiología de los ganglios basales / Advances in basal ganglia physiology

La organización del sistema de los Ganglios Basales está basada en una serie de circuitos paralelos, funcionalmente segregados pero que comparten un modelo básico común. La principal fuente de aferencias al sistema proviene de casi todas áreas corticales, sensitivo-motoras, asociativas y límbicas, siendo la corteza frontal el receptor final más importante de su actividad aferente. A través de la desinhibición selectiva de los circuitos apropiados, los Ganglios Basales especifican la combinación y secuencia de respuestas más adecuadas a los estímulos, sensoriales o endógenos que motivan una reacción del SNC. Se revisan las evidencias básicas que dan pie a esta interpretación así como a la comprensión de las principales manifestaciones clínicas del sistema