Brain Plasticity and Disease: A Matter of Inhibition

One major goal in Neuroscience is the development of strategies promoting neural plasticity in the adult central nervous system, when functional recovery from brain disease and injury is limited. New evidence has underscored a pivotal role for cortical inhibitory circuitries in regulating plasticity both during development and in adulthood. This paper summarizes recent findings showing that the inhibition-excitation balance controls adult brain plasticity and is at the core of the pathogenesis of neurodevelopmental disorders like autism, Down syndrome, and Rett syndrome

GABAergic Inhibition in Visual Cortical Plasticity

Experience is required for the shaping and refinement of developing neural circuits during well defined periods of early postnatal development called critical periods. Many studies in the visual cortex have shown that intracortical GABAergic circuitry plays a crucial role in defining the time course of the critical period for ocular dominance plasticity. With the end of the critical period, neural plasticity wanes and recovery from the effects of visual defects on visual acuity (amblyopia) or binocularity is much reduced or absent. Recent results pointed out that intracortical inhibition is a fundamental limiting factor for adult cortical plasticity and that its reduction by means of different pharmacological and environmental strategies makes it possible to greatly enhance plasticity in the adult visual cortex, promoting ocular dominance plasticity and recovery from amblyopia. Here we focus on the role of intracortical GABAergic circuitry in controlling both developmental and adult cortical plasticity. We shall also discuss the potential clinical application of these findings to neurological disorders in which synaptic plasticity is compromised because of excessive intracortical inhibition

Food restriction enhances visual cortex plasticity in adulthood

Neural circuits display a heightened sensitivity to external stimuli during well-established windows in early postnatal life. After the end of these critical periods, brain plasticity dramatically wanes. The visual system is one of the paradigmatic models for studying experience-dependent plasticity. Here we show that food restriction can be used as a strategy to restore plasticity in the adult visual cortex of rats. A short period of food restriction in adulthood is able both to reinstate ocular dominance plasticity and promote recovery from amblyopia. These effects are accompanied by a reduction of intracortical inhibition without modulation of brain-derived neurotrophic factor expression or extracellular matrix structure. Our results suggest that food restriction could be investigated as a potential way of modulating plasticity

Processo de aprendizagem organizacional - estudo de caso na secretaria de uma instituição de ensino superior (IES)

Expostas ao ritmo acelerado de transformações de toda natureza no ambiente externo, as organizações cada vez mais percebem a volatilidade de eventual sucesso no passado e preocupam-se com a possibilidade de perderem competitividade em seu mercado. Assim, passa a ser central a questão do conhecimento, que deve ser discutida em seu caráter humano e social capaz de encontrar respostas para as indagações sobre as condições mais propícias e sua contínua criação, difusão e incorporação nos produtos, serviços e sistemas organizacionais de um modo geral. O presente artigo aborda a aprendizagem organizacional, aqui entendida como o modo pelo qual o conhecimento é interpretado e gera ação humana, sob a perspectiva, então, de que esse processo deva ser visto como um fenômeno dinâmico, que depende não apenas do contexto, mas notadamente das próprias pessoas envolvidas. Para a verificação dessa dinâmica, foi analisada a mudança ocorrida para tornar mais eficaz o atendimento aos alunos na secretaria de graduação de uma Instituição de Ensino Superior (IES), expondo os funcionários a um imprescindível processo de aprendizado.More and more institutions, subject to the fast rate of transformations of any nature in the external environment, perceive the ephemerally of eventual success in the past and they worry about the possibility of losing their competitive condition in the market. Thus, it becomes the core question of knowledge that must be discussed in its human and social character, able to find the answers to the inquiries about the most propitious conditions for the continuous creation, diffusion and incorporation of knowledge in the products, services and organizational systems in a general way. The present article deals with the organizational apprenticeship, here understood as the way through which knowledge is interpreted and generates the human action, then under the perspective that apprenticeship must be seen as a dynamic phenomenon, which depends not only on the context but mainly on the own involved persons. For the verification of this dynamics, the change which occurred to make the service to students in a Higher Education Institutions more efficient was analyzed, subjecting the functionaries to an indispensable apprenticeship process

Acomodações e resistências no trabalho docente às avaliações externas: o que dizem os coordenadores pedagógicos do Rio de Janeiro

Accommodation and resistance in teaching work to external evaluations: what th e pedagogical coordinators of Rio de Janeiro sayResumoEsse artigo tem como temas as avaliações externas da Secretaria Municipal de Educação do Rio de Janeiro (SME-RJ) e a função de professores coordenadores pedagógicos. Como objetivo, a pesquisa qualitativa investigou implicações das avaliações externas ao trabalho de coordenadores pedagógicos, mediadores das políticas curriculares da SME e equipe docente. A partir da análise de conteúdo (Bardin, 1997) realizada em entrevistas semiestruturadas e do diálogo com ideias de Stephen Ball e colaboradores (2016), evidencia-se que avaliações externas acarretam em mudanças no cotidiano escolar e no trabalho docente, tanto em relação à organização cotidiana quanto ao pedagógico. Ocorreram tensões entre as demandas geradas pelas avaliações externas ao trabalho docente, e resistências, quando, a partir de suas interpretações sobre as políticas, procuram manter suas concepções político-pedagógicas.Palavras Chave: Políticas educacionais. Trabalho docente. Avaliação externa. AbstractThis article has as its themes the external evaluations of the Rio de Janeiro Municipal Secretariat of Education (SME-RJ) and the function of pedagogical coordinating teachers. As objective, the qualitative research investigated implications of the external evaluations to the work of pedagogical coordinators, mediators of the curricular policies of the SME and the teaching staff. From the content analysis (Bardin, 1997) conducted in semi-structured interviews and the dialogue with ideas of Stephen Ball and collaborators (2016), it is evident that external evaluations lead to changes in school daily life and teaching work, both in relation to daily organization regarding the pedagogical. There were tensions between the demands generated by evaluations outside the teaching work, and resistances when, from their interpretations of politics, they seek to maintain their political-pedagogical conceptions.Keywords: Educational policies. Teaching work. External evaluation

Studio dell'interazione tra matrice extracellulare e sistema inibitorio nella plasticità visiva del ratto adulto

Meccanismi cellulari alla base della plasticità corticale nell’adulto Per plasticità si intendono tutte quelle modifiche anatomiche e fisiologiche a cui un circuito neuronale va incontro a seguito di esperienza. All’interno dello sviluppo di un organismo esiste una finestra temporale, chiamata periodo critico, in cui l’attività sensoriale può indurre, in specifici circuiti, plasticità a lungo termine, causando cambiamenti funzionali che durano per tutta la vita. Studi classici sul sistema visivo hanno permesso di ottenere importanti informazioni sulle basi neuronali della plasticità. Nella corteccia visiva primaria (V1) la relativa risposta di una cellula agli input provenienti dai due occhi viene chiamata dominanza oculare. La chiusura di un occhio (deprivazione monoculare) durante il periodo critico provoca uno shift di dominanza oculare dei neuroni di V1 verso l’occhio non deprivato ed una riduzione dell’acuità visiva dell’occhio chiuso. Anatomicamente, si nota un’espansione dell’input proveniente dall’occhio non deprivato che invade il territorio corticale normalmente occupato dall’altro occhio (Hubel et al., 1977) e, nei neuroni che proiettano dal talamo alla corteccia e che ricevono input dall’occhio deprivato, una riduzione del corpo cellulare e degli assoni (Domenici et al., 1993). Nell’adulto, la deprivazione monoculare, non produce questi effetti. Molti studi si sono focalizzati sull’identificazione delle molecole e dei meccanismi fisiologici alla base di questo tipo di plasticità. Caratteristiche fondamentali perché un fattore venga considerato determinante in questo senso, sono un suo andamento temporale corrispondente a quello del periodo critico e la sua regolazione da parte dell’attività sensoriale. Finora sono stati individuati diversi fattori che rispondono a tali requisiti: • Sistemi recettoriali; • Neurotrofine; • Matrice extracellulare; • Sistema inibitorio. Il mio lavoro di tesi si è focalizzato sull’ultimo elemento. È stato dimostrato che lo sviluppo del sistema inibitorio procede lentamente durante lo svolgersi del periodo critico per completarsi alla sua fine. Un corretto equilibrio tra l’eccitazione e l’inibizione è fondamentale sia per l’inizio che per la fine del periodo critico. Infatti, in topi knock-out per l’enzima GAD65, responsabile del rilascio veloce di GABA alle terminazioni sinaptiche, una deprivazione monoculare di cinque giorni, normalmente efficace, risulta inutile. Tale plasticità è restaurata dalla somministrazione di GABA-agonisti come le benzodiazepine e il trattamento riapre, a qualsiasi età, una finestra temporale in cui, come nel periodo critico, è possibile ottenere gli effetti classici della deprivazione (Fagiolini and Hensh, 1998). Questi risultati, ottenuti nell’animale transgenico, lasciano aperta la questione di cosa possa accadere in un animale normale. Se, infatti, l’inibizione, raggiunta una certa soglia, determina la chiusura del periodo critico, un’abbassamento del segnale inibitorio in un adulto normale potrebbe reinstaurare fenomeni di plasticità come quelli derivanti dalla deprivazione monoculare. Per verificare questa ipotesi sono stati utilizzati acido mercaptopropionico (MPA), che è un antagonista competitivo del glutammato sul GAD, o picrotossina che agisce come antagonista indiretto del recettore per il GABA. I due farmaci sono stati somministrati all’animale adulto tramite l’utilizzo di minipompe osmotiche ed è stata contemporaneamente effettuata deprivazione monoculare. La durata di azione della minipompa era circa di 8 giorni. Quindi, dopo 7 giorni dall’impianto sono state eseguite misure di plasticità. Infatti, tramite registrazioni elettrofisiologiche in vivo è stata verificata la presenza di shift di dominanza oculare e sono state misurate le caratteristiche dei campi recettivi nonché l’acuità visiva dell’occhio deprivato. L’esperimento ha dato risultati positivi, ovvero, è stato osservato shift di dominanza oculare e diminuzione dell’acuità visiva dell’occhio deprivato. Rimane da chiarire il meccanismo tramite cui l’aumento dell’attività elettrica possa agire per reinstaurare la plasticità. Oltre alle già citate variazioni a livello fisiologico, infatti, potrebbero essere presenti alterazioni a livello molecolare. Un attraente candidato per l’analisi di questi effetti è la matrice extracellulare ed, in particolare, alcuni suoi elementi costitutivi conosciuti come condroitin-solfato proteoglicani (CSPGs). Essi raggiungono il loro pattern di espressione solo durante il tardo sviluppo, quando condensano attorno al soma e ai dendriti formando le cosiddette reti perineuronali (PNNs). Queste costituiscono una sorta di gabbia attorno ai neuroni che impedisce un rimodellamento anatomico delle sinapsi. Recentemente, infatti, è stato dimostrato che la rimozione dei CSPG tramite l’uso di un enzima batterico chiamato condroitinasi ABC, può reinstaurare la plasticità in seguito a deprivazione monoculare nell’adulto (Pizzorusso et al., 2002). Se è vero che le PNNs non permettono rimodellamenti plastici dei circuiti e che la riduzione dell’inibizione, invece, rende di nuovo possibile tali cambiamenti nell’adulto, lo stesso trattamento con MPA o picrotossina dovrebbe diminuire il numero di reti visibili nella corteccia V1 di animali adulti. Per verificare questa ipotesi, minipompe osmotiche contenenti MPA sono state impiantate nella corteccia motoria sinistra di animali adulti. Dopo 7 giorni di trattamento, sono stati prelevati i cervelli e tagliati al microtomo congelatore. Le fettine così ottenute, sono state sottoposte ad una reazione di immunoistochimica che rivelasse la presenza di determinati CSPG. Le immagini della V1, acquisite con un microscopio confocale, sono state codificate e si è proceduto alla conta delle cellule attorniate da PNN. Come controlli sono stati utilizzati la corteccia destra degli animali trattati con MPA (controllo interno) e cortecce provenienti da animali la cui minipompa conteneva soluzione salina. I risultati preliminari di tale esperimento sembrano suggerire che, effettivamente, la riduzione dell’inibizione favorisca il disgregarsi delle reti perineuronali