RESUMO
The eloquent cerebral cortices are involved in movement, sensation, speech, vision, and higher cortical functions. Functional magnetic resonance imaging (fMRI) allows the evaluation of brain function, aiding in neurosurgical planning by mapping eloquent cortical areas. Considering the high cost of the hardware involved, the purpose of this work is to present a more affordable, in-house alternative for these studies that can provide adequate results in a clinical setting. We also present some practical information on how to perform these exams. We describe an affordable in-house hardware solution used by an imaging center, and examples of fMRI paradigms used to evaluate motor and language tasks. The fMRI studies show robust activations in eloquent areas consistent with the tasks performed on the exam. Images of post-processed studies illustrate clinical cases. The fMRI have well-established applications, mapping eloquent cortical areas in patients with brain lesions. In the case of surgical planning, it allows the surgeon to maximize the resection area while minimizing sequelae. More affordable hardware can reduce the cost of these exams, making them more accessible to the general public.
O córtex cerebral eloquente está envolvido nas atividades motora, sensação, fala, visão e funções corticais superiores. A ressonância magnética funcional (RMf) permite a avaliação da função cerebral, ajudando no planejamento neurocirúrgico através do mapeamento de áreas corticais eloquentes. Considerando o elevado custo do hardware envolvido, o objetivo deste trabalho é apresentar uma alternativa mais acessível para estes estudos, que possa fornecer resultados adequados em um ambiente clínico. Também apresentamos algumas informações práticas sobre a realização destes exames. Descrevemos uma solução de hardware acessível utilizada por um centro de imagens, e exemplos de paradigmas de RMf usados para avaliar tarefas motoras e relacionadas à fala. Os estudos de RMf mostram ativações em áreas eloquentes, consistentes com as tarefas realizadas no exame com imagens de estudos pós-processados ilustrando casos clínicos. A RMf tem aplicações bem estabelecidas, mapeando áreas corticais eloquentes em pacientes com lesões cerebrais. No caso do planejamento cirúrgico, permite que o cirurgião maximize a área de ressecção enquanto minimiza potenciais sequelas. Equipamentos mais acessíveis podem reduzir o custo destes exames, podendo aumentar a disponibilização ao público em geral.
La corteza cerebral elocuente está implicada en las actividades motoras, la sensibilidad, el habla, la visión y las funciones corticales superiores. La resonancia magnética funcional (RMf) permite la evaluación de la función cerebral, ayudando en la planificación neuroquirúrgica mediante el mapeo de las áreas corticales elocuentes. Teniendo en cuenta el elevado coste del hardware implicado, el objetivo de este artículo es presentar una alternativa más asequible para estos estudios que pueda proporcionar resultados adecuados en un entorno clínico. También presentamos información práctica sobre cómo realizar estos exámenes. Describimos una solución de hardware asequible utilizada por un centro de diagnóstico por imagen, y ejemplos de paradigmas de RMf utilizados para evaluar tareas motoras y relacionadas con el habla. Los estudios de RMf muestran activaciones en áreas elocuentes, coherentes con las tareas realizadas en el examen, con imágenes de estudios postprocesados que ilustran casos clínicos. La RMf tiene aplicaciones bien establecidas en el mapeo de áreas corticales elocuentes en pacientes con lesiones cerebrales. En el caso de la planificación quirúrgica, permite al cirujano maximizar el área de resección minimizando las posibles secuelas. Un equipo más asequible puede reducir el coste de estas exploraciones, aumentando potencialmente su disponibilidad para el público en general.
RESUMO
Nitrogen is needed for the biosynthesis of biomolecules including proteins and nucleic acids. In the absence of fixed nitrogen prokaryotes such as E. coli immediately ceases growth. Ammonium is the preferred nitrogen source for E. coli supporting the fastest growth rates. Under conditions of ammonium limitation, E. coli can use alternative nitrogen sources to supply ammonium ions and this reprogramming is led by the induction of the NtrC regulon. Here we used label free proteomics to determine the dynamics of E. coli proteins expression in response to ammonium starvation in both the short (30min) and the longer (60min) starvation. Protein abundances and post-translational modifications confirmed that activation of the NtrC regulon acts as the first line of defense against nitrogen starvation. The ribosome inactivating protein Rmf was induced shortly after ammonium exhaustion and this was preceded by induction of other ribosome inactivating proteins such as Hpf and RaiA supporting the hypothesis that ribosome shut-down is a key process during nitrogen limitation stress. The proteomic data revealed that growth arrest due to nitrogen starvation correlates with the accumulation of proteins involved in DNA condensation, RNA and protein catabolism and ribosome hibernation. Collectively, these proteome adaptations will result in metabolic inactive cells which are likely to exhibit multidrug tolerance.
Assuntos
Escherichia coli/metabolismo , Nitrogênio/metabolismo , Proteoma/metabolismo , Compostos de Amônio/metabolismo , Proteínas de Escherichia coli/metabolismo , Regulação Bacteriana da Expressão Gênica/fisiologia , Processamento de Proteína Pós-Traducional/fisiologia , Proteômica/métodos , Proteínas Ribossômicas/metabolismo , Ribossomos/metabolismoRESUMO
ABSTRACT. Olfactory perception, although restricted to just a few contexts in everyday life, is key in medicine. Several dementia conditions have been associated with early loss of olfactory discrimination. Despite the fact that several brain areas have been associated with olfaction in functional magnetic resonance imaging (fMRI), the mechanisms by which emotional valence is conveyed to the brain are not fully understood. Methods. In this study, we compared cerebral activations by olfactory stimuli using different emotional valence stimuli on event-related fMRI. We used three standard olfactory odorants with different valence (positive, neutral and negative). Forty-three healthy subjects (22 males) were scanned on a 3.0T MR system. Olfactory stimulation was attained through a delivery system synchronized with image acquisition and subjects´ breathing instructions. fMRI data analysis was performed by the FSL package (Oxford University) including head movement correction, GLM modeling of the neurovascular (BOLD) response and group activation maps produced at p<0.05 and corrected for multiple comparison. Results. Increased cerebral responses within the anterior cingulate, amygdaloid nuclei, as well as the dorsolateral prefrontal, occipital and orbitofrontal cortices were observed in positive and negative valence conditions, while response to neutral valence arousal was less intense and not observed in the amygdaloid complex. The most significant statistical response aroused from the stimuli clusters was observed in the negative condition. Conclusion. The results of the present study support the hypothesis that neutral stimuli may be more sensitive to early losses in pathological conditions, particularly dementia.
RESUMO. Apesar de praticamente restrita a alguns contextos na rotina diária, a percepção de estímulos olfativos é bastante relevante em medicina. Várias condições patológicas, e em particular as demências, estão associadas à perda precoce da capacidade de discriminação e percepção olfativa. Apesar de estudos de ressonância magnética funcional (RMf), terem identificado várias áreas cerebrais relacionadas à percepção olfativa, ainda não sabemos quais destas são moduladas pela valência emocional do estímulo olfativo. Neste estudo investigamos o padrão de resposta cerebral à odorantes com diferentes valências emocionais em indivíduos saudáveis estudados por RMf relacionada à eventos. Métodos. Comparamos a resposta cerebral em um desenho de RMf relacionado à eventos e com uso de três estímulos olfatórios padronizados e com diferentes valências emocionais (positiva, neutra e negativa). Quarenta e três indivíduos normais (22 homens) foram estudados por RMf relacionada à eventos em aparelho de 3T. A estimulação olfativa foi realizada por meio de sistema sincronizado à aquisição das imagens e às instruções dadas aos sujeitos. A análise dos dados foi feita por meio do software FSL (Universidade de Oxford) e incluiu correções de movimento, modelagem de sinal com técnica GLM e mapas de grupo com nível de significância < 0,5. Resultados. As respostas cerebrais no cíngulo anterior, bem como no córtex dorsolateral pré-frontal, occipital e órbitofrontal foram observadas nas condições de valência positiva e negativa, porém a resposta ao estímulo neutro foi menos intensa e não foi observada em complexos amigdaloides. A resposta estatística mais significante foi observada no cluster de estímulos com valência negativa. Conclusão. Estes dados representam evidências para a hipótese de que possivelmente a perda da percepção discriminativa de estímulos com valência emocional neutra pode ser mais sensível em relação às manifestações iniciais de condições patológicas, inclusive demências.
Assuntos
Humanos , Olfato , Imageamento por Ressonância Magnética , Espectroscopia de Ressonância Magnética , OdorantesRESUMO
El conocimiento de la anatomía funcional del cerebro es útil para correlacionar síntomas específicos con la localización de lesiones en áreas específicas. La RM funcional es una herramienta diagnóstica no invasiva que permite estudiar funciones cerebrales en base a una técnica denominada BOLD (blood oxygenation level dependent). Si bien la principal indicación de la RMf corresponde a la evaluación prequirúrgica de tumores cerebrales, esta metodología diagnóstica también es útil, entre otras aplicaciones, para el estudio de la lateralización del lenguaje, de la memoria y de la neuroplasticidad como mecanismo compensador de daño cerebral de origen traumático o vascular.
The knowledge of the brain functional anatomy is useful to link specific symptoms with the lesion´s location in specific areas. Functional MRI is a non-invasive diagnostic tool able to visualize brain function with a technique named BOLD(blood oxygenation level dependent). The most important indication of fMRI is for presurgical planning in patients with brain tumors, moreover this technique can use to study language lateralization, memoryand neuroplasticity, among other functions.
Assuntos
Córtex Cerebral , Cérebro , Imageamento por Ressonância Magnética , Malformações do Desenvolvimento Cortical , Malformações do Desenvolvimento Cortical do Grupo IIRESUMO
El conocimiento de la anatomía funcional del cerebro es útil para correlacionar síntomas específicos con la localización de lesiones en áreas específicas. La RM funcional es una herramienta diagnóstica no invasiva que permite estudiar funciones cerebrales en base a una técnica denominada BOLD (blood oxygenation level dependent). Si bien la principal indicación de la RMf corresponde a la evaluación prequirúrgica de tumores cerebrales, esta metodología diagnóstica también es útil, entre otras aplicaciones, para el estudio de la lateralización del lenguaje, de la memoria y de la neuroplasticidad como mecanismo compensador de daño cerebral de origen traumático o vascular.(AU)
The knowledge of the brain functional anatomy is useful to link specific symptoms with the lesion´s location in specific areas. Functional MRI is a non-invasive diagnostic tool able to visualize brain function with a technique named BOLD(blood oxygenation level dependent). The most important indication of fMRI is for presurgical planning in patients with brain tumors, moreover this technique can use to study language lateralization, memoryand neuroplasticity, among other functions.(AU)
Assuntos
Córtex Cerebral , Cérebro , Imageamento por Ressonância Magnética , Malformações do Desenvolvimento Cortical , Malformações do Desenvolvimento Cortical do Grupo IIRESUMO
OBJETIVOS: Em pacientes com primeiro episódio de esquizofrenia, estudos com ressonância magnética funcional (RMf) têm demonstrado disfunção pré-frontoparietal durante estimulação acústica e visual. O objetivo do presente estudo foi investigar a rede pré-frontoparietal em pacientes idosos com esquizofrenia utilizando o mesmo paradigma. Adicionalmente, foram presumidos efeitos favoráveis na ativação cerebral pelo antipsicótico atípico clozapina em comparação a neurolépticos típicos. MÉTODOS: Foram investigados 18 pacientes com esquizofrenia crônica e 21 controles saudáveis idosos. Nove pacientes com esquizofrenia haviam sido medicados com clozapina e nove haviam recebido neurolépticos típicos por décadas. Concomitantemente às avaliações com escalas psicopatológicas e neuropsicológicas foi utilizado um paradigma de estimulação auditiva e visual em um aparelho de ressonância magnética de 1,5 Tesla para investigar a resposta BOLD em diferentes áreas cerebrais. RESULTADOS: Comparados a controles saudáveis, os pacientes com esquizofrenia apresentaram diminuição na ativação cerebral nos córtices pré-frontal e parietal, assim como no giro do cíngulo anterior medial. Nessas regiões, os pacientes medicados com clozapina apresentaram resposta BOLD aumentada em comparação aos pacientes tratados com neurolépticos típicos. DISCUSSÃO: O presente estudo confirmou a presença de distúrbios na rede pré-frontoparietal em pacientes idosos com esquizofrenia, apontando assim para a preservação de déficits de ativação cerebrais e a influência de distúrbios do desenvolvimento neural em esquizofrenia crônica até a velhice. CONCLUSÃO: O antipsicótico atípico clozapina parece facilitar a ativação de áreas cerebrais mesmo em pacientes idosos com esquizofrenia crônica.
OBJECTIVES: In first-episode schizophrenia patients, functional magnetic resonance imaging (fMRI) has shown prefronto-parietal dysfunction during acoustic and visual stimulation. The aim of this study was to investigate the prefronto-parietal network in elderly schizophrenia patients using the same paradigm. Additionally, we hypothesized favourable effects on brain activation by the atypical antipsychotic clozapine compared to typical neuroleptics. METHODS: We investigated 18 elderly, chronic schizophrenia patients and 21 elderly healthy controls. Nine schizophrenia patients had been medicated with clozapine and 9 had been receiving typical neuroleptics over decades. In addition to assessments with psychopathological and neuropsychological rating scales we used an acoustic and visual stimulation paradigm in a 1.5 Tesla MRI scanner to investigate BOLD-response in different brain areas. RESULTS: Compared to healthy controls schizophrenia patients showed decreased brain activation in the prefrontal and parietal cortex as well as medial anterior cingulate gyrus compared to healthy controls. In these regions, patients medicated with clozapine showed increased BOLD-response compared to patients treated with typical neuroleptics. DISCUSSION: Our study confirmed prefronto-parietal network disturbances in elderly schizophrenia patients thus pointing to the preservation of brain activation deficits and the influence of neurodevelopmental disturbances in chronic schizophrenia until old-age. CONCLUSION: The atypical antipsychotic clozapine seems to facilitate brain activation even in elderly, chronic schizophrenia patients.