Programa de Pós-Graduação em Neurociências

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Caracterização da produção vocal ultrassônica neonatal induzida por separação materna e avaliação de sua validade como biomarcador da atividade exploratória ao desmame em um modelo animal de autismo
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-04-06) Bessa, Rafael dos Santos de; Pereira, Rodrigo Neves Romcy; http://lattes.cnpq.br/9209418339421588; https://orcid.org/0000-0001-9507-3402; http://lattes.cnpq.br/6313181480655294; Takahashi, Daniel Yasumasa; http://lattes.cnpq.br/4659230362946311; Ruggiero, Rafael Naime; Aguiar, Cleiton Lopes; Silva, Regina Helena da
A comunicação durante a interação social é uma fator preponderante para a escolha da resposta comportamental mais adequada em cada situação. Ratos utilizam vocalizações na faixa do ultrassom (VUSs) que transmitem informações sobre seu estado emocional e contribuem para o início e manutenção de interações sociais. O repertório vocal observado em animais adultos deriva do desenvolvimento e da maturação de vocalizações inatas de animais neonatos, as chamadas VUSs de 40-kHz. Essas VUSs são emitidas principalmente durante situações de estresse e evocam na mãe uma resposta de aproximação ao filhote e cuidado parental. Devido à essa resposta evocada, as VUSs de 40-kHz tem grande peso para a sobrevivência dos filhotes durante as três primeiras semanas de vida. Apesar deste ser um período de rápido crescimento e grandes mudanças fisiológicas para o filhote, a maioria dos estudos não analisa de forma longitudinal as VUSs de 40-kHz nesta fase crítica do desenvolvimento. Além disso, entender como as propriedades acústicas e os padrões de emissões se modificam a medida que o animal amadurece pode ajudar a identificar potenciais biomarcadores de transtornos do desenvolvimento, como o autismo. Neste estudo, analisamos as propriedades acústicas e o padrão de emissão de VUSs de 40-kHz emitidas por ratos neonatos durante 5 min de separação materna nos dias pós-natais 07, 14 e 21. Também investigamos os efeitos da exposição pré-natal ao ácido valpróico (VPA) sobre a produção vocal. Nossos resultados mostram uma redução das emissões em animais VPA e alterações nas propriedades acústicas e nos padroẽs de emissão em comparação aos animais controle. Ao aplicar duas técnicas distintas de classificação, uma rede de convolução neural (RCN) e um modelo de mistura de gaussianas (MMG), para separar espectro-temporalmente as VUS, encontramos nos animais com fenótipo autista uma redução significativa da variedade de classes emitidas. A complexidade das emissões, quantificada pelo grau de possibilidades de transições entre as VUSs, também está dramaticamente reduzida nesses animais, indicando um repertório vocal empobrecido em relação aos controles. Ao final da terceira semana pósnatal, quando os animais foram desmamados, avaliamos os comportamentos exploratórios durante o teste de campo aberto. Os animais tratados com VPA apresentam redução destes comportamentos comparados aos controles. Análises comportamentais mostraram uma correlação positiva entre VUSs com modulação da frequência e comportamentos exploratórios durante o teste de campo-aberto, em contraste com uma correlaçao negativa entre VUSs não-moduladas e tais comportamentos. Deste modo, concluímos que ratos expostos ao VPA apresentam alterações no desenvolvimento vocal, caracterizado não apenas por uma redução quantitativa de sua produção vocal mas também por padrões biocaústicos e dinâmicas de vocalização alteradas, que se correlacionam com comportamentos pósdesmame. Por fim mostramos através de métodos de classificação semi-automatizados que as VUSs de 40-kHz podem ser separadas em tipos distintos e que tais classificações apresentam correspondência biológica uma vez que observamos correlações significativas entre esses tipos de USV e comportamentos exploratórios ao final da terceira semana de vida.
Classification of dentate spikes based on their waveforms
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-09-06) Santiago, Rodrigo Marques de Melo; Tort, Adriano Bretanha Lopes; https://orcid.org/0000-0002-9877-7816; http://lattes.cnpq.br/3181888189086405; https://orcid.org/0000-0001-8112-5494; http://lattes.cnpq.br/1741093993574099; Belchior, Hindiael Aeraf; https://orcid.org/0000-0002-6898-3985; http://lattes.cnpq.br/2815729240392635; Aguiar, Cleiton Lopes; Barbosa, Flavio Freitas; Moioli, Renan Cipriano
Descargas excitatórias síncronas do córtex entorrinal (CE) para o giro denteado (GD) geram padrões rápidos e proeminentes no potencial de campo local (PCL) do hilo, chamados de espículas denteadas (EDs). Assim como o complexo de ondulações rápidas em onda lenta aguda na região CA1, as EDs ocorrem mais provavelmente em estados comportamentais de quietude, quando acredita-se ocorrer a consolidação de memórias. No entanto, seu papel nos processos mnemônicos ainda não foi elucidado. A classificação das EDs em tipos 1 ou 2 é determinada por sua origem no CE lateral ou medial, conforme revelado pela análise de densidade de fonte de corrente (DFC), que requer registros a partir de sondas lineares com múltiplos eletrodos abrangendo as camadas do GD. De modo a permitir a investigação do papel funcional de cada tipo de ED em dados obtidos a partir de registros de eletrodo único e tetrodo, que são abundantes no campo, desenvolvemos um método não supervisionado usando modelos de misturas gaussianas para classificar tais eventos com base em suas formas de onda. Nossa abordagem de classificação alcançou alta acurácia (> 80%) quando validada em 8 camundongos com perfis laminares do GD. As medidas das DFCs médias, dos perfis das formas de onda, das taxas e das larguras dos tipos de ED obtidos por meio de nosso método se assemelharam àquelas derivadas da classificação baseada em DFC. Como uma aplicação, usamos a técnica para analisar PCLs de eletrodos únicos de camundongos inseridos com os genes que expressam a apolipoproteína (apo) E3 e a apoE4. Observamos que este último grupo, que serve de modelo para a doença de Alzheimer, exibiu EDs de ambos os tipos mais amplas desde tenra idade, com um tamanho de efeito maior para as EDs do tipo 2, provavelmente refletindo alterações patofisiológicas precoces na rede CE-GD, como hiperatividade. Além da aplicabilidade do método na expansão do estudo dos tipos de ED, nossos resultados mostram que suas formas de onda carregam informação sobre suas origens, sugerindo diferentes dinâmicas de rede subjacentes e funções no processamento de memórias.
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.
Estados psicodélicos e sono no cérebro do rato: estudos comportamentais, eletrofisiológicos e moleculares
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2020-04-29) Souza, Annie da Costa; Ribeiro, Sidarta Tollendal Gomes; Santos, Vitor Lopes dos; ; ; ; Tort, Adriano Bretanha Lopes; ; Leão, Richardson Naves; ; Aguiar, Cleiton Lopes; ; Cota, Vinicius Rosa;
Psicodélicos clássicos são substâncias conhecidas por induzir estados alterados de consciência. Esses estados dependem da atividade de receptores serotonérgicos 5-HT2A e 5-HT1A. Porém, devido à longa proibição dessas drogas, pouco é conhecido quanto aos correlatos eletrofisiológicos no cérebro. No primeiro capítulo do presente trabalho, investigamos os efeitos da 5-MeO-DMT(DMT) e do d-LSD, dois potentes agonistas serotonérgicos, na atividade eletrofisiológica do hipocampo (HP) e do córtex pré-frontal (PF) de ratos. Encontramos alterações típicas de comportamento nos 15 minutos subsequentes à injeção das drogas, tais como aumento da locomoção, ocupância da arena, e ocorrência de comportamentos estereotipados (wetdog shake, andar descoordenado etc). Em acordo com resultados prévios, encontramos alterações nos potenciais de campo local (‗local field potential‘, LFP) no PF, bem como no HP. Enquanto a potência na faixa de frequência de theta (5-10Hz) gama (30-100Hz) diminuiu em ambas as áreas nos primeiros 30 minutos após a injeção de DMT, a potência na faixa de delta (0.5-4.5Hz) não apresentou variação significativa. De modo semelhante, porém tardio, o HP apresentou diminuição da potência na faixa de gama após ~4h30min da injeção de d-LSD. Além disso, encontramos um aumento da coerência entre PF e HP na faixa de delta e gama para os experimentos DMT na condição experimental de injeção intraperitoneal (i.p.). Considerando que os achados acima mencionados sugerem que DMT e d-LSD levam a estados cerebrais alterados em termos de eletrofisiologia, decidimos compará-los ao ciclo sono-vigília. Análises de mapa de estados definidos por razões espectrais demonstraram que ambas as substâncias promovem uma mudança no ciclo sono-vigília. Os animais apresentaram maior velocidade durante estados classificados eletrofisiologicamente como sono de movimento rápido dos olhos (‗rapid eye movement‘, REM) e sono de ondas lentas (‗slow wave sleep‘, SWS). Em alguns casos foi possível observar também transições pouco usuais entre estados (WK para REM). Em outras palavras, ainda que o animal estivesse comportamentalmente acordado, essa vigília é similar a estados de sono, pelo menos em termos eletrofisiológicos. Em suma, esses resultados corroboram parcialmente achados anteriores e trazem alguns pontos ao debate. Adicionalmente, os novos resultados encontrados aqui contribuem para um melhor entendimento das mudanças eletrofisiológicas causadas por alucinógenos no cérebro. O segundo capítulo dessa tese é dedicado à investigação do papel cognitivo das fases do sono em termos moleculares (e eletrofisiológicos). O sono desempenha um papel importante na consolidação de memórias, entretanto, pouco se sabe sobre os aspectos moleculares que estão por trás desse papel e sobre qual dinâmica tal perfil apresentaria durante as fases de SWS e sono REM. Em estudo prévio, demonstramos que a CaMKIIα fosforilada, uma proteína quinase relacionada à plasticidade sináptica, diminui durante o SWS e encontra-se com níveis aumentados durante o sono REM no HP de ratos. Tal efeito ocorre somente em animais que foram previamente expostos a objetos novos na vigília precedente, assim como na indução transcricional de genes imediatos (IEG) dependentes de CaMKII durante o sono REM, conforme estudos anteriores de nosso grupo. Tal indução de IEG se dá inicialmente no HP e depois, gradualmente, se transfere ao córtex somestésico primário (S1). Hipotetizamos que o SWS e o sono REM possuem papéis e perfis de fosforilação proteica distintos no processamento de memórias durante o sono. Mais especificamente, fizemos um ‗screening‘ das proteínas fosforiladas no S1 e no HP durante ambas fases do sono em animais expostos (+) ou não expostos (-) à novidade na vigília anterior. Identificamos 535 fosfoproteínas no total para as regiões HP (198) e S1 (337), dentre as quais 90 proteínas foram significativamente moduladas (S1=69; HP=21). Através de análises ontogenéticas encontramos que as proteínas moduladas pertencem a diversas classes, por exemplo, relacionadas à organização de citoesqueleto, processamento de RNA, vias de sinalização por cálcio etc. Os resultados apontam para uma maior abundância de proteínas significativamente moduladas no S1 de animais expostos a novidade durante o SWS (S1=23 HP=9, SWS+ x SWS-). Possivelmente essa modulação (diminuição/aumento) da abundância de proteínas fosforiladas está relacionada aos estados de ativação e desativação (‗up and down‘ states) que ocorrem no SWS. Já durante o sono REM, há menor número de proteínas moduladas (S1=3; HP=3, REM+ x REM-). É possível que a novidade/estímulo gere uma fosforilação mais seletiva de proteínas relacionadas ao processamento sensorial, principalmente durante o sono REM. Encontramos que proteínas relacionadas à plasticidade sináptica estão moduladas e que algumas delas se correlacionam com fusos corticais durante o SWS e sono intermediário (IS). Por exemplo, a Relina, proteína que regula positivamente a morfogênese sináptica, está aumentada durante o sono REM+ comparado ao SWS+, e se correlaciona positivamente com o número de fusos durante o SWS e IS. Comparando os mesmos grupos encontramos que a CaCNA, um canal de cálcio dependente de voltagem, encontra-se com níveis diminuídos de fosforilação. A CaCNA desfosforilada forma um complexo (com Ca+2\Calcineurina) que atua na regulação transcricional de genes relacionados a plasticidade sináptica. As análises funcionais das proteínas que servem de marcadores dos grupos experimentais e análises de correlação com fusos indicam que há enriquecimento concomitante de vias relacionadas a cascatas envolvidas na regulação positiva e negativa da ‗força sináptica‘ (por exemplo, proteínas quinases e fosfatases). Tal ideia é corroborada por achados prévios do nosso grupo e também por evidências recentes de outros grupos (e.x. poda e ‗reforço‘ de sinapses durante o REM após aprendizado motor). Nosso estudo indica que o SWS e o sono REM possuem diferentes perfis de fosforilação de proteínas relacionadas à modulação sináptica, sugerindo que possuem papéis distintos e complementares na consolidação de memórias. Nossos achados corroboram a teoria do entalhamento de memórias durante o sono, no qual algumas sinapses são ‗fortalecidas‘ enquanto outras são ‗enfraquecidas‘.
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.
Implantação da técnica de registro de células de lugar utilizando microdrives de tetrodos móveis em ratos
(2018-04-09) Pedrosa, Rafael Hugo de Andrade; Tort, Adriano Bretanha Lopes; Belchior, Hindiael Aeraf; ; ; ; Pereira, Rodrigo Neves Romcy; ; Aguiar, Cleiton Lopes;
A formação de mapas espaciais depende do hipocampo e de estruturas associadas. A atividade eletrofisiológica na região CA1 do hipocampo codifica representações espaciais através de aumentos da taxa de disparos de neurônios piramidais, conhecidos por células de lugar. O presente trabalho visou a implementação da técnica de registro eletrofisiológico hipocampal através da utilização de microdrives de múltiplos tetrodos móveis. Para isso, desenvolvemos um protótipo de microdrive e fizemos cirurgias estereotáxicas em ratos para o implante crônico bilateral. O novo protótipo de microdrive conteve 16 tetrodos móveis e permitiu o posicionamento progressivo individual dos tetrodos na camada piramidal da região CA1 do hipocampo dorsal. Após a recuperação cirúrgica dos animais, realizamos o registro da atividade eletrofisiológica extracelular da região CA1 enquanto ratos buscavam por recompensa de água nas extremidades de um labirinto linear. As formas de onda dos potenciais de ação registrados foram então classificadas como unidades neuronais individuais por algoritmos de classificação semi-automáticos. Cada disparo de um dado neurônio foi então associado à posição instantânea do rato no labirinto linear, e assim detectamos campos receptivos das células de lugar. Dessa forma, pudemos validar o protótipo de microdrive desenvolvido e, com isso, fornecer uma base metodológica importante para futuros estudos almejando entender a codificação espacial do ambiente e a formação de memórias espaciais.
Padrões oscilatórios espontâneos no córtex somatossensorial em modelo de autismo
(2017-08-31) Maciel, Suzyanne Xavier; Pereira, Rodrigo Neves Romcy; ; ; Sequerra, Eduardo Bouth; ; Aguiar, Cleiton Lopes;
A sincronização rítmica da excitabilidade neuronal em todas as populações neurais é um mecanismo crucial nos processos de integração de informações entre redes neurais. Nos transtornos do espectro autista (TEA) acredita-se que haja um déficit na capacidade de acoplar eficientemente redes neurais funcionais usando esse mecanismo conhecido coletivamente como oscilações. Além disso, distúrbios sensoriais são um dos mais prevalentes sintomas do autismo, que podem ser caracterizados como hiper-responsividade ou hipo-responsividade, se estendendo a múltiplos sistemas sensoriais, como também na integração sensório-motora. No modelo animal de autismo induzido por exposição pré-natal a ácido valpróico (VPA) foram observadas alterações comportamentais e celulares semelhantes às observadas em pacientes com autismo. Entretanto ainda são poucos os estudos avaliando os padrões eletrofisiológicos corticais com ênfase nessas oscilações. Portanto, o objetivo deste estudo foi avaliar a atividade eletrofisiológica oscilatória espontânea no córtex somatossensorial em ratos modelo de autismo (ratos VPA) e ratos controle. Os grupos, experimental (n=04) e controle (n=04), foram gerados através da administração de VPA (500 mg/Kg; i.p.) ou salina em ratas grávidas em E12.5, respectivamente. Quando adultos, os animais foram anestesiados com uretano e registros de potenciais de campo local foram realizados no córtex somatossensorial utilizando matrizes de eletrodos. A análise de dados avaliou a densidade de potências espectrais, a ocorrência de eventos discrepantes na atividade neuronal e a dinâmica oscilatória global. Nossos achados mostram que ratos VPA apresentam maior variabilidade de estados eletrofisiológicos quando avaliados através de “mapas de estado” derivados de características espectrais de LFPs em diferentes estados comportamentais de roedores. Esta variabilidade é influenciada principalmente por frequências acima de 20 Hz (20-55 Hz). Entretanto, não observamos mudanças significativas na análise global de potência em bandas espectrais delta (0,5-4Hz), teta (4-12Hz), beta (12-30Hz) e gama (30-100Hz) entre ratos VPA e controle. Por fim, todos os ratos VPA que analisamos apresentaram atividade do tipo epileptiforme no córtex somatossensorial.
Quantification of auditory sensory gating in mouse models of tinnitus and psychiatric disorders
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-11-23) Boerner, Bárbara Ciralli; Leão, Emelie Katarina Svahn; https://orcid.org/0000-0001-7295-1233; http://lattes.cnpq.br/1279823352935722; https://orcid.org/0000-0003-4021-2668; http://lattes.cnpq.br/7397081020097456; Queiroz, Cláudio Marcos Teixeira de; Aguiar, Cleiton Lopes; Schmidt, Kerstin Erika; Rosa, Marine Raquel Diniz da
Esta tese investiga o gating sensorial auditivo, um mecanismo neural de filtragem de sons repetitivos e irrelevantes do ambiente, o qual é importante para evitar a sobrecarga de informações em áreas corticais superiores. Distúrbios no gating sensorial estão associados a diversos transtornos psiquiátricos, como esquizofrenia e transtorno de déficit de atenção e hiperatividade, enquanto seu papel na percepção fantasma auditiva é menos estudado. No primeiro capítulo, são descritas alterações do gating sensorial em um modelo animal de zumbido. O objetivo deste estudo foi primeiro investigar se a exposição ao ruído interfere no gating auditivo e, segundo, se a nicotina ou extratos naturais de cannabis melhorariam ou prejudicariam o processamento pré-atencional auditivo em camundongos expostos ao ruído. Os camundongos foram implantados com matrizes de eletrodos para avaliar potenciais relacionados a eventos auditivos (aERPs) no hipocampo dorsal em resposta a cliques sonoros pareados em um modelo de zumbido induzido por ruído. Alterações de aERPs sob nicotina (1,0 mg/kg, intraperitoneal - i.p.) ou extrato de cannabis rico em THC (100 mg/kg, i.p.) foram avaliadas (isoladamente ou em combinação). Nossos resultados mostram que camundongos com evidencia comportamental de zumbido apresentam gating auditivo a cliques repetitivos, mas com maiores amplitudes e latências do componente negativo (N40) do aERP em relação aos animais sham. Do contrário, não foram observadas diferenças nas amplitudes ou latências do pico positivo (P80) entre os grupos ou tratamentos. A combinação de extrato de cannabis e nicotina melhorou a taxa de gating auditivo em camundongos com zumbido induzido por ruído, aumentando fortemente a amplitude da resposta ao primeiro clique do componente N40, mas sem alterar a amplitude da resposta ao segundo clique. Além disso, o aumento da latência do componente N40 sugere um processamento temporal alterado da atenção desencadeada em camundongos com zumbido devido a uma maior sensibilidade à exposição ao extrato de cannabis. Em resumo, a nicotina e o extrato de cannabis alteraram o gating sensorial em camundongos com evidência comportamental de zumbido, indicando que a plasticidade central alterada no zumbido é mais sensível às ações combinadas dos sistemas colinérgico e endocanabinóide. No segundo capítulo, camundongos knockout para um gene transportador de soluto, Slc10a4, foram testados quanto a alterações no gating sensorial. Os camundongos Slc10a4 -/-, que não possuem essa proteína transportadora vesicular, apresentando acúmulo de dopamina nas fendas sinápticas do corpo estriado, foram investigados para a identificação de um modelo animal potencial para transtornos psiquiátricos. Os ERPs auditivos em resposta a cliques sonoros pareados foram registrados por eletrodos intra-hipocampais e a amplitude e latência das respostas aos cliques foram medidas. Camundongos do tipo selvagem (WT) e Slc10a4 -/- também receberam doses subanestésicas de cetamina (5 mg/kg e 20 mg/kg) para provocar comportamento psicomimético. Os animais WT apresentaram amplitude de resposta ao segundo clique (S2) de N40 significativamente diminuída em comparação com a resposta ao primeiro clique (S1) nos tratamentos com salina e cetamina 5 mg/kg, mas não com cetamina (20 mg/kg), verificando o efeito psicomimético clássico da cetamina. Os camundongos Slc10a4 -/- não mostraram diferenças significativas entre as amplitudes de resposta de N40 a S1 ou S2 em qualquer dose de cetamina. O gating auditivo (razão S2/S1) foi semelhante entre os camundongos WT e Slc10a4 -/-, no entanto, o componente N40 do aERP apresentou latência aumentada enquanto o componente P80 apresentou maior amplitude nos camundongos Slc10a4 -/- comparados aos WT. Este estudo indica que tanto o sistema colinérgico quanto o monoaminérgico participam da codificação temporal (latência de resposta) do componente aERP N40 e da amplitude do componente aERP P80, portanto camundongos Slc10a4 -/- poderiam ser utilizados para investigar distúrbios atencionais. De forma geral, ambos os animais com zumbido induzidos por ruído e camundongos sem a proteína SLC10A4 apresentaram gating sensorial auditivo preservado, mas com processamento sensorial auditivo prejudicado. Os resultados desta tese acrescentam conhecimentos para a identificação de assinaturas eletrofisiológicas para identificar redes neuronais anormais, o que é importante para o futuro estabelecimento de biomarcadores clinicamente relevantes de distúrbios cerebrais.
Ripples e fast ripples na epileptogênese: caracterização das oscilações de alta frequência após o estado epiléptico
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-07-30) Rocha, Antonio Jhones Lima da; Queiroz, Claudio Marcos Teixeira de; Aguiar, Cleiton Lopes; Calganotto, Maria Elisa
Oscilações de alta frequência (HFOs) são oscilações espontâneas (80-500 Hz), transientes e rápidas (20- 100 ms) observadas em estruturas corticais de mamíferos. Registradas principalmente durante o sono de ondas lentas (SWS) e a vigília relaxada, HFOs fisiológicas (ripples, entre 80 e 200 Hz) participam da percepção sensorial e da consolidação de memórias. Paralelamente, HFOs patológicas (acima de 200 Hz) ocorrem em regiões cerebrais envolvidas na gênese de crises em indivíduos com epilepsia. No presente trabalho, nós usamos registros eletrofisiológicos e um modelo animal de status epilepticus (SE) para estudar a expressão de HFOs associadas à epileptogênese em camundongos. Os animais foram implantados com eletrodos profundos, bilaterais, no hipocampo e córtex retrosplenial. Implantamos ainda uma cânula-guia no hipocampo dorsal direito para administração local de pilocarpina. Após o registro eletrofisiológico do ciclo sono-vigília (período basal; mínimo 2 dias, 5 h/dia), os animais receberam uma dose única, intrahipocampal, de pilocarpina (560 µg/sítio em 800 nL) para a indução do SE durante registro vídeo-eletrofisiológico. Após o SE, os animais foram registrados em quatro momentos do tempo: um dia após o SE (SE+1), dois dias após o SE (SE+2), entre 7-14 dias após o SE (SE+7) e entre 15-30 dias após o SE (SE+30). Os registros foram processados para identificar ripples e HFOs patológicas em janelas de sono de ondas lentas e das duas horas iniciais do SE, respectivamente. Nós identificamos 1.689 ripples, detectados em 6 animais. Observamos que a taxa dos ripples diminuiu após o SE (F[4,20]=4.34, p=0.01; ANOVA), assim como a frequência de oscilação dos ripples (F[4,20]=5.39, p=0.003; ANOVA). Não identificamos diferenças estatísticas quanto a potência e a duração dos ripples após o SE. Interessantemente, observamos uma correlação significativa entre a redução da frequência dos ripples e a severidade do SE (SE+2, R=-0.82, p=0.05; Spearman), assim como entre a taxa dos ripples e a severidade do SE (SE+2, R=-0.94, p=0.01; Spearman). Quanto aos eventos patológicos, não identificamos uma única oscilação acima de 200 Hz no período basal. Curiosamente, HFOs patológicas foram detectadas a partir dos primeiros segundos da primeira crise do SE, em todos os animais registrados (N=6). Eventos similares foram detectados no dia SE+1 em dois animais. Na maioria dos casos, as HFOs patológicas ocorreram acopladas com espículas ictais de alta amplitude. As HFOs patológicas apresentaram frequência de oscilação (t(38)=-8.8, p< 0.001;), potência (t(38)=-15.5, p< 0.001) e duração (t(38)=-4.6, p< 0.001, testes t de Welch) maiores quando comparadas com os ripples. Até onde sabemos, este trabalho é o primeiro estudo a descrever extensivamente a evolução do perfil eletrofisiológico dos ripples durante a epileptogênese. Nossos resultados mostram que as alterações vistas nos ripples são parcialmente explicadas pela severidade do SE. Também mostramos que HFOs patológicas ocorrem segundos após o início o SE, sugerindo que essas oscilações não necessitam de reorganização estrutural para sua expressão. Nossa hipótese é que HFOs patológicas resultem da despolarização sustentada de uma população neuronal cuja inibição recorrente (feedback) está funcional, contribuindo com disparos de potenciais de ação sincronizados em uma população neuronal. Em conjunto, observamos que tanto ripples quanto HFOs patológicas apresentam dinâmicas distintas, durante e após o SE, que podem auxiliar na compreensão da evolução temporal da epilepsia.

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Navegando Programa de Pós-Graduação em Neurociências por Autor "Aguiar, Cleiton Lopes"