PPGNEURO - Doutorado em Neurociências

URI Permanente para esta coleçãohttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/12038

Navegar

Agora exibindo 1 - 20 de 52

Atividade onírica, sono e desempenho em exame nacional
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-12-11) Barros, Priscilla Kelly da Silva; Ribeiro, Sidarta Tollendal Gomes; http://lattes.cnpq.br/0649912135067700; http://lattes.cnpq.br/7218145997374638; Beijamini, Felipe; Weissheimer, Janaina; https://orcid.org/0000-0002-6318-4906; http://lattes.cnpq.br/7345837860360864; Miguel, Mário André Leocádio; Mota, Natália Bezerra
A elaboração do enredo onírico resulta da integração de múltiplos fragmentos de memória, que são resgatados ao despertar. A Teoria da simulação de ameaça sugere que os sonhos funcionam como ensaios para situações desafiadoras, enquanto outra abordagem destaca sua função na regulação emocional. Durante o sono REM, ocorrem modulações nos circuitos neurais ligadas à expressão gênica induzida por experiências vividas na vigília, favorecendo a consolidação da memória. Esse estágio também é caracterizado por sonhos mais complexos em estrutura e narrativa. Na adolescência, o atraso de fase e a maior propensão à vespertinidade podem gerar desalinhamentos entre os ritmos biológicos e as exigências escolares e sociais, impactando o desempenho acadêmico. Este estudo investigou a relação entre sono, sonhos, estados de humor, impacto da pandemia da Covid-19 e desempenho em um exame nacional, com base em dados de 631 participantes. Adicionalmente, um subgrupo de 25 participantes utilizou actímetros para monitorar os padrões de atividade-repouso durante o período do exame. Os relatos de sonhos foram coletados e analisados quanto à frequência, valência emocional e conteúdo. A análise dos dados envolveu procedimentos estatísticos descritivos e inferenciais, incluindo análise de variância com testes post-hoc, modelos lineares generalizados (GLM) e classificador baseado em modelo de processamento de linguagem natural (PLN). Além disso, foi realizada uma análise hierárquica por clusters para identificar padrões de associação entre variáveis relacionadas ao sono, sonhos, estados de humor e desempenho no exame. Os resultados apontaram uma predominância de sonhos negativos antes do primeiro dia do exame, possivelmente refletindo o papel dos sonhos na regulação emocional em contextos de alta relevância para o sonhador. Além disso, o conteúdo onírico observado fornece suporte à teoria da simulação de ameaça. Observou-se também que a pior qualidade do sono e a alta frequência de sonhos ruins no último mês foram preditores significativos do desempenho no exame, juntamente com o impacto da pandemia na rotina de sono. O estudo ressalta a importância dos sonhos não apenas como fenômenos oníricos, mas também como indicadores relevantes para intervenções voltadas à melhoria da qualidade do sono e da regulação emocional em jovens, especialmente em contextos de alta demanda cognitiva, como exames seletivos. Esses achados ampliam a compreensão da interação entre padrões de sono, conteúdo onírico, estados de humor e desempenho acadêmico.
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.
The emergence of new strategies for Evidence-Based Education: the effects of a multisensory training and post-training sleep in breaking mirror invariance
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-09-05) Santana, Arzin Torres de; Ribeiro, Sidarta Tollendal Gomes; http://lattes.cnpq.br/0649912135067700; Leão, Emelie Katarina Svahn; Weissheimer, Janaina; Brockington, Guilherme; Gabriel, Rosângela
Uma característica definidora da humanidade como espécie é sua capacidade de inventar e transmitir culturalmente tecnologias que são responsáveis por transformar a vida na Terra. Uma dessas grandes invenções que permitiram aos humanos “comunicar seus pensamentos” com suporte visual é a escrita e a leitura. Uma dificuldade visual que as crianças enfrentam é a escrita no espelho, que cria confusão entre as letras em espelho (por exemplo, b = d). A confusão das letras em espelho surge como consequência natural de um mecanismo visual profundamente enraizado em nosso sistema visual: a invariância do espelho. A invariância em espelho é um mecanismo visual que permite o reconhecimento imediato de imagens opostamente simétricas. Essa capacidade visual surge no início do desenvolvimento humano e é útil para reconhecer objetos, rostos e lugares entre as perspectivas esquerda e direita, e também está presente em primatas, pombos e cefalópodes. Assim, a discriminação para letras em espelho deve ser aprendida para reconhecimento rápido de letras e, portanto, para leitura fluente. Mas, tradicionalmente, as escolas não proporcionam um aprendizado tão específico e a orientação correta das letras é aprendida esparsamente, com o tempo e a prática continua. Com base nisso, aplicamos um treinamento específico, dado que a prática é necessária ao aprendizado, direcionado para lidar com a confusão em espelho para letras em alunos do 1ª ano que estão aprendendo a ler. O treinamento foi baseado em nosso mecanismo hipotético: “mapeamentos multissistêmicos”, ou seja, mapeamentos de representação de letras em sistemas sensório-motores. Para manter o treinamento curto (7,5 horas no total, ao longo de 3 semanas), associamos um potencializador de aprendizado fisiológico: a consolidação pelo sono pós-treino. Observamos efeitos maciços do aprendizado na discriminação para letras em espelhos levando ao dobro da velocidade de leitura e um papel crucial desempenhado pela consolidação pelo sono na magnitude, automaticidade e duração de longo prazo desse aprendizado específico.
Dysregulation of stress responses in juvenile VPA rats: insights into autonomic and behavioral reactivity in Autism Spectrum Disorder
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-09-27) Hashiguchi, Debora; Pereira, Rodrigo Neves Romcy; http://lattes.cnpq.br/9209418339421588; http://lattes.cnpq.br/0793074422554642; Alonso, Orfa Yineth Galvis; Monteiro, Beatriz de Oliveira; Sousa, Maria Bernardete Cordeiro de; Anomal, Renata Figueiredo
Uma resposta eficaz a desafios ambientais é essencial para a sobrevivência humana, e o desenvolvimento infantil desempenha um papel crucial na formação de comportamentos adultos apropriados por meio da integração de informações sensoriais, estados internos (como fome e dor), experiências passadas e antecipações futuras. Transtornos de estresse, marcados por preocupação e medo excessivos, são comumente observados entre indivíduos com Transtorno do Espectro Autista (TEA). Ratos expostos pré-natalmente ao VPA são usados como modelo para TEA. Para investigar possíveis alterações nos sistemas de estresse do TEA, este estudo avaliou as respostas autonômicas e comportamentais a estímulos táteis, nociceptivos e sociais em ratos VPA juvenis. Nossos resultados demonstram uma complexa desregulação das respostas ao estresse em ratos VPA. O Capítulo 1 revelou que ratos VPA apresentam desregulação do sistema autonômico, maior suscetibilidade e habituação prejudicada ao estresse tátil leve, semelhante aos padrões em crianças com TEA, sugerindo a utilidade do modelo para estudar a reatividade autonômica e a suscetibilidade ao estresse em humanos. O Capítulo 2 revelou que ratos VPA exibem respostas comportamentais a estímulos dolorosos semelhantes, mas atrasadas, em comparação a ratos controle, indicando maior resiliência dos animais VPA a esse tipo de estresse. Em contraste, o Capítulo 3 mostrou que ratos VPA exibiram um comportamento de congelamento mais rápido e sustentado sob estresse social, com um déficit de habituação, alinhando-se com os desafios sociais no TEA. Esses resultados destacam o aumento da suscetibilidade geral dos ratos VPA a estímulos inócuos indutores de estresse e déficits de habituação significativos, mas respostas mais lentas a estímulos nociceptivos, ilustrando a complexidade das respostas ao estresse. O estudo ressalta a utilidade do modelo de rato VPA para melhor compreendermos e conduzir a abordagens que amenizem a reatividade ao estresse relacionada ao TEA.
Synchronization of frontal brain networks by the respiratory rhythm during exploratory behavior in rats
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-07-25) Alves, Joseph Andrews Belo; Laplagne, Diego Andres; Tort, Adriano Bretanha Lopes; https://orcid.org/0000-0002-9877-7816; http://lattes.cnpq.br/3181888189086405; https://orcid.org/0000-0001-5860-1667; http://lattes.cnpq.br/0293416967746987; http://lattes.cnpq.br/2208463804201457; Leão, Emelie Katarina Svahn; Pereira, Rodrigo Neves Romcy; Lima, Ramón Hypolito; Mourão, Rochele Vasconcelos Castelo Branco
A respiração é um processo fisiológico fundamental, mas sua relevância vai além da respiração a nível celular. O controle rítmico da respiração tem sido associado ao aprimoramento cognitivo, ao aumento da autoconsciência e ao relaxamento. No entanto, ainda não está claro como o padrão respiratório se relaciona com o cérebro e o comportamento. Os roedores sincronizam os ritmos sensório-motores com a respiração durante o sensoriamento ativo, como movimentos da cabeça e o batimento das vibrissas. Isso sugere que o ciclo respiratório pode ser relevante para a codificação neural do ambiente. Aqui, caracterizamos como o ciclo respiratório modula a atividade cerebral frontal durante o envolvimento do animal em estados ativos. Para tanto, procuramos episódios nos quais o cérebro e a respiração se sincronizam nesses contextos, nomeadas de oscilações acopladas à respiração (RCOs). Conduzimos os nossos experimentos em um aparato composto por duas plataformas opostas separadas por um vão (gap paradigm), onde eles poderiam interagir espontaneamente com objeto ou estímulo social em momentos diferentes. Durante os experimentos, registramos simultaneamente o comportamento dos ratos, a pressão intranasal e a atividade elétrica cerebral frontal. Primeiro, analisamos as variáveis comportamentais rastreando as posições da cabeça ao longo do tempo para extrair a ocupação espacial e a velocidade da cabeça durante os estados de repouso e ativo. Quando ativos, os animais estavam mais propensos a investigar o vão nos contextos sociais do que nos objetos. Esses eventos foram caracterizados por ratos guiando suas cabeças em direção à plataforma oposta exibindo altas frequências respiratórias (> 5 Hz). Também observamos episódios de investigação distantes do vão, principalmente na parede oposta a essa. Realizamos análise de coerência para identificar oscilações acopladas à respiração nos potenciais de campo local do bulbo olfatório (OB) e dos córtices orbital medial (MO), pré-límbico (PRL) e cingulado anterior (CG). Isso revelou níveis de coerência à respiração acima do acaso em todas as regiões do cérebro, tanto em repouso como em estado ativo, geralmente em valores decrescentes desde a região mais anterior (OB) para a região mais posterior (CG). Juntos, os nossos resultados mostram que essas áreas são moduladas de forma distinta pelo ciclo respiratório durante contextos exploratórios. Concluímos que o ciclo respiratório é relevante para o comportamento exploratório dos ratos e que as oscilações acopladas à respiração poderiam mediar a coordenação entre respiração, comportamento e cognição.
Subclassification of neocortical neurons by electrophysiological membrane properties - Impact of noise overexposure
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-04-15) Sousa, Ingrid Nogueira; Leão, Emelie Katarina Svahn; http://lattes.cnpq.br/5112631283892199; Sequerra, Eduardo Bouth; http://lattes.cnpq.br/2028204211415978; Silberberg, Gilad; Petiz, Lyvia Lintzmaier; Anomal, Renata Figueiredo
A exposição a ruídos altos pode gerar zumbido induzido por ruído em humanos e animais. Vários estudos observaram que a exposição ao ruído (NE) pode alterar a atividade neuronal de muitos, senão de todos os núcleos auditivos, incluindo o córtex auditivo primário (A1). Apesar do A1 fornecer importante feedback descendente aos núcleos da via auditiva, ainda pouco se sabe sobre como a NE afeta as propriedades eletrofisiológicas de membrana de tipos específicos de neurônios no A1. Aqui, fizemos registro de propriedades de disparo de células piramidais (PCs) e células Martinotti (MCs) da camada 5 (a principal camada de output cortical) do A1 em condições de controle ou uma semana após uma superexposição ao ruído (4-18 kHz, 90 dBs, 1,5 h, seguido de 1,5 h de silêncio). Além disso, os registros controle de MCs do A1 foram comparados aos registros controle de MCs do córtex motor primário (M1) para elucidar as especulações sobre a existência de subtipos morfo-elétricos de MCs em L5. Subtipos eletrofisiológicos de células piramidais e MCs foram identificados utilizando análise de componentes principais (PCA) e clustering, em combinação com marcadores genéticos para as MCs. Nossos dados mostraram que a NE altera a frequência de disparo das PCs em L5 em direções opostas após as injeções de corrente de despolarização, onde as PCs do Tipo A tiveram uma diminuição na frequência de disparo inicial (p = 0,02) e de disparo em estado estacionário (p = 0,050) e as PCs do Tipo B tiveram um aumento significativo na frequência de disparo em estado estacionário (p = 0,048). Também notamos que as MCs em A1 mostraram um aumento significativo na frequência de disparo inicial (p = 8,5 × 10−5) e em estado estacionário (p = 6,3 × 10−5) após a superexposição ao ruído. Ao comparar grupos controle de MCs na L5 de A1 e M1 observamos, através da análise de PCA, a formação de dois clusters com base nas 14 propriedades de membrana avaliadas. Nomeamos os grupos de MCs do Tipo 1 e MCs do Tipo 2 e, eles diferiram significativamente em 10 parâmetros para A1 e 11 parâmetros para M1, mostrando que as MCs na L5 do córtex não são um grupo homogêneo e podem ser subdivididos em duas classes principais. Em conclusão, observou-se que a alta NE causa efeitos distintos nas PCs do Tipo A e do Tipo B e também nas MCs inibitórias, o que parece alterar a atividade de feedback descendente e contralateral no sistema auditivo. Se as diferenças nas propriedades eletrofisiológicas de diferentes MCs permanecem após a superexposição ao ruído está além do que foi estudado nesta tese. No entanto, o fato das MCs em L5 de diferentes áreas corticais apresentarem características surpreendentemente semelhantes, ainda é um primeiro passo na direção de uma melhor classificação deste importante interneurônio inibitório. Finalmente, é importante estudar como a superexposição ao ruído pode afetar as propriedades da membrana neuronal, uma semana após um estímulo de ruído alto, a um nível celular para que assim se possa desenvolver opções de tratamento para restaurar o nível normal de atividade dentro do A1.
Probing the Alzheimer’s disease risk gene PTK2B using human-derived induced neurons
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-10-20) Farias, Ana Raquel Melo de; Costa, Marcos Romualdo; http://lattes.cnpq.br/6118493598074445; http://lattes.cnpq.br/9402603894122604; Girault, Jean-Antoine; Crozet, Carole; Lambert, Jean-Charles; Hedin-Pereira, Cecília; Leão, Emelie Katarina Svahn
Alzheimer's disease (AD) is the main type of dementia and poses a significant global public health challenge. It is characterized by a progressive decline in cognition, memory, and behavioral functions and affects more than 55 million people worldwide. At the molecular level, AD is defined by the presence of aggregated neurofibrillary tangles (NFTs) within neurons and the accumulation of amyloid-β (Aβ) plaques in the brain. These pathological features are associated with alterations in neuronal activity, synapse loss, gliosis, and neuroinflammation, leading to irreversible neurodegeneration. AD etiology and pathophysiology involves a complex interplay between genetic and environmental factors. Genome-Wide Association Studies (GWAS) have successfully identified more than 75 genetic loci carrying single nucleotide polymorphisms (SNPs) associated with AD risk. Among these loci, the one harboring the Protein Tyrosine Kinase 2β (PTK2B) is highlighted in the present work. This gene encodes a protein tyrosine kinase that is involved in calciuminduced regulation of ion channels and activation of numerous signaling pathways, such as MAP kinase. Non-synonymous genetic variations in the PTK2B locus have been associated with an increased risk of AD and are thought to regulate PTK2B expression. However, both the physiological and pathophysiological roles of PTK2B are not fully understood. In the human brain, PTK2B expression is mainly observed in glutamatergic neurons and this expression declines during AD progression. This reduced PTK2B expression in the brain of patients with AD may contribute to neuronal dysfunctions observed in the disease, such as increased electrical excitability and synaptic alterations. Therefore, understanding the role of PTK2B in human neurons may contribute to reveal the mechanisms of neuronal dysfunctions in AD. Considering that, the aims of this thesis are to uncover the cellular processes and molecular pathways regulated by PTK2B in human neurons. To that, we took advantage of isogenic human induced-pluripotent stem cells (hiPSCs) to generate neurons expressing different levels of PTK2B. Next, we employed functional and molecular assays to probe the consequences of altered PTK2B expression both in a physiological and in an AD-like context. We show that reduced PTK2B expression leads to increased TAU phosphorylation at various epitopes associated with AD pathology, suggesting a central role of PTK2B in regulating TAU aggregation. Using single-cell transcriptomics, we also show that reduced PTK2B expression leads to specific transcriptional alterations related to neuronal electrical activity and synaptic transmission mainly in glutamatergic neurons. Calcium imaging experiments indicate that PTK2B downregulation contributes to increased calcium spikes frequency without affecting synchronization, indicating an elevated neuronal electrical activity. Additionally, results from electrophysiological recordings from multi-electrode array (MEA) show increased electrical activity and disrupted bursting patterns in PTK2B mutant neurons. Overall, this work sheds light on the involvement of PTK2B in AD-related cellular processes, providing insights into the molecular mechanisms and functional alterations associated with PTK2B dysregulation in human iPSC-derived neural cells.
Effects of embryonic exposure to valproic acid on behavior and vocal development in Zebra Finch (Taeniopygia Guttata)
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-09-13) Soares, Annara Yve Moura; Velho, Tarciso André Ferreira; http://lattes.cnpq.br/8194534389725093; http://lattes.cnpq.br/6116722003849944; Hedin-Pereira, Cecília; Laplagne, Diego Andres; Silva, Maria Luisa da; Anomal, Renata Figueiredo
O Transtorno do Espectro do Autismo (TEA) é uma condição que afeta a forma como as pessoas se comunicam e interagem com outras pessoas. Essa condição pode incluir dificuldade em compartilhar interesses ou emoções, e iniciar ou responder a interações sociais. Essa condição também pode abranger dificuldade de comunicação não-verbal, como contato visual, expressões faciais ou linguagem corporal. Os roedores são o modelo animal mais utilizado para estudar TEA. No entanto, como a comunicação vocal parece ser inata nesses animais, essa abordagem tradicional não aborda um dos aspectos mais cruciais do TEA, o comprometimento da comunicação vocal aprendida. Os pássaros canoros estão entre os poucos organismos que desenvolveram a aprendizagem vocal com vias cerebrais dedicadas. O aprendizado vocal no mandarim diamante e a aquisição da fala em humanos compartilham muitas características, como por exemplo um período crítico, vocalizações imaturas, assim como audição intacta e contingências sociais para um aprendizado adequado. Aqui, propomos a utilização do mandarim diamante como um modelo para entender melhor as características autistas usando a exposição embrionária ao ácido valpróico (VPA), um dos fatores ambientais associados ao TEA. Nossos resultados mostram que a exposição ao VPA leva a um atraso no desenvolvimento vocal, semelhante ao observado em humanos. Além disso, as aves expostas ao VPA apresentaram uma diminuição das interações sociais, audição hipersensível e locomoção alterada. Esses resultados mostram que o mandarim diamante exposto ao VPA representa um modelo atraente para estudar a neurobiologia do atraso no desenvolvimento vocal relacionado ao autismo.
Caracterização funcional de pares e assembleias de neurônios intra- e inter-hemisféricos no córtex visual primário
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-06-12) Frota, Beatriz Carvalho; Schmidt, Kerstin Erika; Ocazionez, Sérgio Andrés Conde; http://lattes.cnpq.br/7159531395590165; http://lattes.cnpq.br/4902752912395893; http://lattes.cnpq.br/2930959007397988; Ocazionez, Sérgio Andrés Conde; Tort, Adriano Bretanha Lopes; https://orcid.org/0000-0002-9877-7816; http://lattes.cnpq.br/3181888189086405; Takahashi, Daniel Yasumasa; Santos, Natanael Antônio dos
Em primatas e carnívoros, o córtex visual primário contém conexões horizontais seletivas de longo alcance que contribuem para o agrupamento de elementos locais da imagem de acordo com sua orientação, direção do movimento e alinhamento colinear. Esses circuitos seletivos também podem ser decisivos para manter vieses na atividade cortical espontânea que condicionam as respostas neuronais ao facilitar as prováveis conjunções de formas ou trajetórias de movimento antes que tal estímulo chegue. Assim, as interações funcionais em curso devem refletir a topografia seletiva das conexões. Perto da borda do córtex visual primário, essas conexões se estendem através do corpo caloso com a mesma seletividade para orientação, direção do movimento e colinearidade para ligar locais homotópicos nos dois hemisférios e unificar a imagem dividida em duas metades na linha média vertical do campo visual. Devido a essa ação central das conexões calosas visuais, é possível comparar as interações inter-hemisféricas e intra-hemisféricas espontâneas e evocadas pelo mesmo estímulo e investigar se elas representam formas e direções de movimento que cruzam a linha média vertical. Para abordar as assinaturas neuronais dessas interações funcionais, estudamos a atividade dos neurônios que representam estímulos que cruzam a linha média nos dois córtices visuais, registrando simultaneamente de 2 x 16 eletrodos separados espacialmente. Esses eletrodos foram colocados em partes homotópicas do córtex visual, ou seja, a zona de transição entre a área 17 e 18, em gatos (n = 4). Para implantar eletrodos em locais corticais direta ou indiretamente ligados pelo corpo caloso, realizamos imagens de sinal intrínseco para definir com precisão a área da borda. Posteriormente, obtivemos registros eletrofisiológicos extracelulares durante a estimulação visual com gratings e cenas naturais desenhados para estudar a integração. Como uma medida eficiente de interação funcional, usamos coerência espontânea e evocada por estímulo entre pares de taxas de disparo na banda de low-gamma, focando em pares de neurônios com campos receptivos sobrepostos. Para restringir a análise a neurônios com resposta otimizada, aplicamos um teste de sinal e um critério de seletividade de orientação e direção. Observamos coerência significativa da banda low-gamma espontânea e evocada (30-59 Hz) na maioria dos pares inter-hemisféricos (n=131) e intra-hemisféricos (n=132) de unidades únicas com RFs sobrepostos, mas com amplitudes maiores entre as unidades intra-hemisféricas. Dentro do mesmo hemisfério, a coerência decaiu com a distância cortical entre os neurônios da mesma preferência de orientação (ISO) e atingiu o pico novamente em um intervalo de cerca de 800 μm de acordo com o agrupamento de conexões horizontais de longo alcance. A coerência espontânea intra - e inter-hemisférica e a coerência evocada por estímulos foram maiores para pares com seletividade a mesma orientação ou direção de movimento (ISO) do que com a seletividade oposta (CROSS). No geral, a horizontal (± 45 graus) evocou maior coerência do que os gratings verticais (± 45 graus). Surpreendentemente, esse viés foi o mesmo para pares intra - e inter-hemisféricos. Com estimulação de cena natural, a coerência intra-hemisférica foi maior para pares de seletividade de direção oposta (CROSSdir), em contraste dos gratings, mas para pares inter-hemisféricos de seletividade de mesma direção (ISOdir). Também em contraste aos gratings, as coerências foram maiores para direções de movimento cruzando (para esquerda, para direita) a linha média vertical do que para direções paralelas a ela (para cima e para baixo). Durante a estimulação com gratings e cenas naturais, observamos ambos os tipos de assembleias, tanto restritas à população de neurônios intra-hemisféricos quanto inter-hemisféricos. Com gratings, as assembleias intra-hemisféricas foram significativamente mais frequentemente ativadas do que as inter-hemisféricas. No entanto, semelhante ao viés na coerência, a estimulação com gratings horizontais (± 45 graus) produziu taxas de ativação das assembleias inter-hemisféricas significativamente maiores do que com as verticais. Curiosamente, com a estimulação de cena natural, as assembleias intra e inter-hemisféricas não diferem na taxa de ativação nem na seletividade ao estímulo, indicando que, nessas condições, ambas as populações estão funcionalmente interconectadas em um único circuito horizontal que inclui os dois hemisférios. Em conclusão, confirmamos que a atividade espontânea e evocada por estímulos de redes intra - e inter-hemisféricas reflete a seletividade de axônios de longo alcance para ligar neurônios de propriedades de resposta semelhantes em distâncias mais longas. As interações neuronais seletivas podem ser vistas tanto na atividade de coerência na faixa de low-gamma quanto na atividade de populações simultaneamente ativas de neurônios abrangendo um ou ambos os córtices visuais. Os resultados são compatíveis com a interpretação de que essas conexões servem para antecipar e mediar prováveis operações de agrupamento entre neurônios que representam o meridiano vertical, como aquelas causadas por movimentos de cruzamento, frequentemente observados em cenas naturais, ou formas como o caso em gratings. Eles também confirmam que as conexões intra - e inter-hemisféricas dentro da representação do campo visual central no córtex visual primário provavelmente não são circuitos com funções distintas, mas formam uma única rede horizontal que continua até o outro hemisfério através do corpo caloso.
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.
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.
Mecanismos neurais envolvidos na formação, atualização e integração da memória de reconhecimento de objetos
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-07-31) Gonzalez, Maria Carolina; Cammarota, Martin Pablo; https://orcid.org/0000-0001-9741-5074; http://lattes.cnpq.br/4888317387600937; https://orcid.org/0000-0003-4685-6739; http://lattes.cnpq.br/4560931690994322; Cunha, Cláudio da; Bertoglio, Leandro José; Moraes, Márcio Flávio Dutra; Maciel, Sérgio Tulio Neuenschwander
As novas memórias são instáveis e suscetíveis a interferência, e apenas algumas delas são armazenadas de forma duradoura por meio da consolidação, um processo de estabilização dependente da síntese de proteínas. As memórias consolidadas podem retornar a um estado de instabilidade quando evocadas e, para persistir, devem ser reconsolidadas. A reconsolidação também é um processo de estabilização que depende de síntese proteica, mas não é uma mera repetição da consolidação inicial. A relevância biológica da reconsolidação ainda é debatida, mas evidências experimentais sugerem que sua função é atualizar memórias já consolidadas com novas informações adquiridas durante sua evocação. A memória de reconhecimento de objetos (MRO) é um componente da memória declarativa que permite lembrar as características de itens familiares e discriminá-los dos novos. Neste trabalho, utilizamos ratos Wistar para confirmar a participação do hipocampo dorsal na consolidação da MRO, estudar os mecanismos moleculares envolvidos neste processo e mostrar que o mesmo resulta no armazenamento de representações independentes. Confirmamos também que a reconsolidação da MRO depende do hipocampo unicamente quando sua reativação acontece simultaneamente com a detecção de novidade. Posteriormente, demonstramos que a reconsolidação da MRO induzida pela apresentação de um objeto desconhecido medeia a associação da informação pertinente a esse objeto com a memória original por meio de um mecanismo que requer a desestabilização prévia da memória reativada. Essa desestabilização é regulada pela atividade do receptor de dopamina D1/D5 no hipocampo dorsal, e a subsequente restabilização do traço atualizado envolve a expressão de Zif268 e mecanismos de plasticidade sináptica que são controlados pelo BDNF e a reciclagem de receptores AMPA regulada pela proteína quinase M zeta (PKMζ). Mostramos também que a desestabilização da MRO está associada ao acoplamento faseamplitude entre os ritmos teta e gama hipocampais, e que a indução artificial desse padrão oscilatório desestabiliza memórias que normalmente são resistentes à reconsolidação. Por fim, mostramos que a amnésia causada pelo bloqueio da reconsolidação não se deve a falhas na sua evocação, mas sim à eliminação da MRO em questão, e que as informações que fazem parte de uma rede de conhecimento declarativo podem ser reativadas indiretamente, tornando-se suscetíveis a modificação.
ZENK regula o aprendizado do canto do Mandarim-Diamante (Taenopygia gutatta)
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-11-10) Arruda, Andrea Caroline Costa de; Velho, Tarciso André Ferreira; http://lattes.cnpq.br/8194534389725093; http://lattes.cnpq.br/2930523989643205; Ramos, Patricia Locosque; Sequerra, Eduardo Bouth; Leão, Emelie Katarina Svahn; Figuerola, Wilfredo Blanco
A expressão gênica dependente de atividade representa o elo entre a atividade neuronal e a formação da memória. Entre esses genes, egr1 (também conhecido como zenk) foi um dos primeiros exemplos de um gene ligado ao comportamento e tem sido associado à formação de memória em roedores. No entanto, o papel do zenk no aprendizado vocal permanece desconhecido. Para investigar a contribuição precisa deste gene para o desenvolvimento de memórias de canto em Mandarim-Diamante (Taeniopigygia guttata), produzimos ferramentas virais codificando uma proteína dominante negativa ZENK para manipular a atividade transcricional da proteína endógena. Usando esta ferramenta, descobrimos que a atividade normal do ZENK é necessária para o desenvolvimento normal do canto. A regulação negativa da atividade transcricional de ZENK usando um inibidor alternativo, NAB1, confirma nossos resultados e fornece suporte para a especificidade de nossa manipulação. Além disso, nossos resultados mostram que o bloqueio de ZENK consistentemente não leva à alteração de componentes inatos do canto, sugerindo que esse gene dependente de atividade altera apenas comportamentos aprendidos. Nossas descobertas fornecem pela primeira vez uma ligação causal clara entre ZENK e o aprendizado vocal. Mais importante, eles representam um dos primeiros passos para a compreensão dos processos moleculares envolvidos na aquisição dos sinais vocais, processo que também é necessário para a fala humana.
Atividade anticrise de fitocomplexos derivados de Cannabis spp. e do canabidiol em um modelo de status epilepticus em camundongos
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-12-26) Sales, Igor Rafael Praxedes de; Queiroz, Cláudio Marcos Teixeira de; http://lattes.cnpq.br/3384801391828521; https://orcid.org/0000-0003-3804-0713; http://lattes.cnpq.br/6097105449108794; Mendes, Fulvio Rieli; Silva, Bagnólia Araújo da; Koike, Bruna Del Vechio; Sequerra, Eduardo Bouth; http://lattes.cnpq.br/2028204211415978
Ensaios clínicos controlados por placebo mostram que o canabidiol (CBD) reduz a frequência de crises, tanto convulsivas como não convulsivas, em pacientes com epilepsia de difícil controle. Parte desse efeito depende de interações farmacocinéticas uma vez que nesses estudos, os pacientes continuam o tratamento anticrise convencional. Além disso, o mecanismo pelo qual o CBD atenua a frequência de crises ainda é desconhecido, especialmente considerando sua afinidade por receptores do sistema endocanabinoide. Outros fitocanabinoides, como o tetra-hidrocanabinol (THC), também modificam o sistema endocanabinoide, alterando a transmissão sináptica e a excitabilidade neuronal. Assim, a presente tese avaliou o potencial anticrise de extratos de Cannabis spp. com distintos perfis de fitocanabinoides (fitocomplexos) sobre o status epilepticus (SE), comparando suas respostas com aquelas observadas após o CBD. Trabalhamos com a hipótese de que fitocomplexos derivados de Cannabis spp., por conter uma diversidade de metabólitos secundários, seriam mais eficazes no controle da hiperexcitabilidade neuronal que um fitocanabinoide puro (CBD). Para isso, utilizamos registros eletrofisiológicos e comportamentais de camundongos submetidos ao modelo do SE induzido pela administração intra-hipocampal de pilocarpina. Curvas dose-resposta de dois extratos, um com uma razão de concentração de CBD:THC maior que 1 (XT-CBD) e outro com uma razão CBD:THC menor que 1 (XT-THC), foram comparadas com tratamentos convencionais (CBD e diazepam). Os animais receberam o composto experimental por via intraperitoneal (i.p.) trinta minutos antes da pilocarpina. Utilizamos a ambulação entre as duas administrações como indicador de possíveis efeitos sedativos causados pelos extratos. Nossos resultados mostram que o XT-CBD reduziu a duração e a gravidade do SE comportamental em todas as doses avaliadas (4, 36 e 360 mg/kg; n=6-9/grupo) em comparação ao grupo veículo (solução de óleo de milho estéril, 10 mL/kg; n=24, p<0,05, teste de Mann-Whitney). O tratamento com XT-THC apresentou um efeito bifásico: a dose de 10 mg/kg (n=7) aumentou a proporção de animais com crises generalizadas enquanto doses mais altas (450 e 1000 mg/kg; n=6-9/grupo) diminuiram a gravidade das crises. Porém, as altas doses de XT-THC produziram forte sedação. Comparativamente, a diminuição da gravidade do SE nas doses altas do XT-CBD e XT-THC foi semelhante à observada nos grupos tratados com diazepam (5 mg/kg; n=6; p>0,05; teste de MannWhitney) e com CBD (dose de 200 mg/kg, n=11). Surpreendentemente, o tratamento com CBD, XT-THC e XT-CBD não alterou a expressão eletrofisiológica da crise, considerando latência, duração e energia dos paroxismos eletrográficos. Nossos resultados demonstram que fitocomplexos são eficazes em modular a expressão comportamental do SE induzido farmacologicamente, sendo que fitocompostos ricos em CBD são mais eficazes que fitocompostos ricos em THC. Experimentos futuros serão necessários para compreender a dissociação entre a expressão comportamental e eletrográfica dos fitocanabinoides sobre o SE induzido pela administração intra-hipocampal de pilocarpina. Desse modo, esse estudo contribuiu para um melhor entendimento a respeito do uso de fitocanabinoides no tratamento de crises.
Acoplamento dos sinais frontais do cérebro à respiração de ratos durante repertório comportamental espontâneo no campo aberto
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-02-13) Barreto, Davi Drieskens Carvalho de Castro Sá; Laplagne, Diego Andrés; https://orcid.org/0000-0001-5860-1667; http://lattes.cnpq.br/0293416967746987; http://lattes.cnpq.br/7235040136157868; Takahashi, Daniel Yasumasa; Velho, Tarciso André Ferreira; http://lattes.cnpq.br/8194534389725093; Belluscio, Mariano Andrés; Barbosa, Flávio Freitas
A respiração é um ritmo essencial para a vida, e o principal sistema que mamíferos terrestres utilizam para sentir o cheiro do mundo ao redor. Ciclos respiratórios carregam passivamente moléculas odorantes que se ligam aos receptores olfatórios no epitélio olfativo, e cada ciclo é suficiente como uma unidade da sensação do odor. Também sabe-se hoje em dia que a respiração modula a atividade cerebral. Em 1942, o trabalho de Edgar Adrian mostrou que o fluxo rítmico de ar no epitélio olfativo do porco-espinho gera oscilações no bulbo olfatório. Trabalhos recentes em roedores mostraram que oscilações neurais sincronizadas à atividade respiratória ocorrem não apenas no bulbo olfatório, mas em áreas mais distantes no cérebro, como os córtices pré-frontal e visual, e em áreas subcorticais, como o hipocampo e a amígdala. De forma intrigante, estes ritmos respiratórios distribuídos não estão presentes continuamente. Ao contrário, o acoplamento entre a atividade neural e a respiração dentre as áreas cerebrais muda dramaticamente com o tempo. Estudos anteriores mostraram que o poder dessas oscilações acopladas à respiração é maior em áreas frontais. Para entender essa dinâmica, nós gravamos, simultaneamente, vídeo de profundidade, junto à respiração (pressão intranasal) e sinais cerebrais distribuídos (córtices cingulado anterior, pré límbico, orbitofrontal medial e parietal, e o bulbo olfatório) em 6 ratos enquanto se comportavam espontaneamente num campo aberto enriquecido (21 sessões de 30 minutos cada). Os animais mostraram um rico repertório comportamental, indo de imobilidade (sono presumido) à locomoção, comportamento de autolimpeza, rearing, e exploração de objetos. Nesta tese, vamos apresentar e discutir resultados sobre a modulação, pela respiração, de frequências altas e baixas do potencial de campo local (LFP) de áreas frontais do cérebro de ratos. Nós vamos mostrar como a magnitude dessa modulação depende fortemente da frequência respiratória dos ratos, e da área registrada. Nós descobrimos que todas as frequências respiratórias modulam a atividade do LFP em todas as áreas, com uma modulação mais forte em componentes de frequência mais baixa do LFP no bulbo olfatório e uma modulação mais forte em componentes de frequência mais alta do LFP (gamma) no córtex orbitofrontal medial. Para entender melhor as possíveis modulações da força do acoplamento entre o sinal neural e a respiração, nós detectamos e selecionamos estados comportamentais dos animais, e quantificamos o acoplamento neural à respiração para cada um deles. Nós achamos uma modulação significativa do LFP, pela respiração, em todos os comportamentos, com uma maior modulação no comportamento de autolimpeza. Os resultados mostrados aqui podem ajudar a entender melhor algumas peças desse quebra cabeça, e vão levantar mais questões sobre como e quando a respiração modula a atividade neural do cérebro frontal.
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.
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.
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.
Evidências eletroencefalográficas e comportamentais da influência do ciclo menstrual sobre a prática da imagética motora
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-03-18) Souza, Rafaela Faustino Lacerda de; Sousa, Maria Bernardete Cordeiro de; Laplagne, Diego Andres; https://orcid.org/0000-0001-5860-1667; http://lattes.cnpq.br/0293416967746987; http://lattes.cnpq.br/8488760386226790; http://lattes.cnpq.br/0633109092149313; Pereira Júnior, Antonio; Morya, Edgard; Caixeta, Fábio Viegas; Campos, Tania Fernandes; http://lattes.cnpq.br/7200517552154428
Introdução: Evidências sugerem o efeito dos hormônios sexuais femininos (ESF) sobre circuitos neurais envolvidos no controle motor, desempenho em testes de destreza manual e de coordenação motora e doenças neurológicas com comprometimento motor. Faltam estudos que investiguem seus efeitos sobre o processamento cognitivo motor. O ritmo sensório-motor também conhecido como ritmo mu (com seus componentes alfa: 12-13Hz; e, beta: 15-30Hz) observado na eletroencefalografia (EEG) é considerado uma janela de oportunidade para investigar a modulação de áreas corticais envolvidas no planejamento motor. O ritmo mu pode ser induzido sobre o córtex sensório-motor por atividades como imagética motora cinestésica (IM) e observação da ação (OA), entre outras. Uma outra ferramenta utilizada para investigar o processamento cognitivo motor é o teste de julgamento da lateralidade manual (Hand Laterality Judgement Task - HLJT). Este é capaz de modular os componentes P100 e negatividade relacionada ao evento (NNR) do Potencial Evocado Relacionado ao Evento (ERP) na EEG e possui medidas comportamentais que permitem fazer inferências sobre processos cognitivos relacionados à manipulação espacial de partes do corpo (nesse caso específico, das mãos). Esse processo é conhecido como imagética motora implícita. Objetivo: Neste estudo, nós investigamos se a atividade cortical e medidas comportamentais relacionadas às tarefas citadas são moduladas em função das fases menstrual (baixos níveis hormonais), folicular (altos níveis de estrógeno) e lútea (altos níveis de progesterona) do ciclo menstrual de 31 mulheres destras. Métodos: Essas investigações deram origem a dois artigos. No artigo 1, foi investigado a amplitude de P100 e de RNN da região parieto-occipital, assim como o desempenho no teste aferido pela acurácia e tempo de resposta, durante a prática do HLJT nas três fases do ciclo. Foi realizada a análise de equações de estimativas generalizadas (generalized estimating equation - GEE) para comparar as fases do ciclo em relação a amplitude de P100 e de RNN, a acurácia e o tempo de reação no teste, considerando as possíveis interações entre as fases do ciclo menstrual e as características do estímulo. No segundo artigo, a atividade espectral do ritmo mu na região sensoriomotora (C3 e C4) e das bandas alfa e beta nas demais regiões corticais foram registradas nas três fases do ciclo durante a prática da MI e AO do membro superior direito. Foram realizadas comparações entre as fases do ciclo menstrual para as variáveis citadas utilizando um teste de Friedman. Foram considerados significativo os resultados com p < 0,05. Resultados e conclusões: A análise comportamental (acurácia e tempo de reação) do artigo 1 indicou melhor desempenho no HLJT durante as fases folicular e lútea quando comparadas à fase menstrual. Esse resultado contraria estudos que demonstram redução na habilidade de manipulação espacial de objetos associado aos ESF e sugere que o efeito dos mesmos sobre componentes cognitivos motores, possivelmente ausentes nos testes de manipulação espacial, é capaz de favorecer o desempenho no TRLM. No artigo 2, foi possível observar a dessincronização relacionada ao evento (event-related desynchronization - ERD) de beta-mu sobre a região sensoriomotora esquerda (área de representação da mão direita) e ERD de beta sobre as regiões frontal bilateral durante a prática do IM foi significativamente maior na fase folicular quando comparada com as fases menstrual e lútea, sugerindo o efeito dos estrógenos sobre áreas de controle do processamento cognitivo motor. Nenhuma diferença entre as fases do ciclo menstrual foi observada sobre o ritmo alfa-mu durante a prática de OA, nem sobre a componente alfa durante a IM. No entanto, foi observado correlação positiva entre a amplitude de alfa e beta em várias regiões cerebrais durante a prática da OA e os níveis de estradiol na fase folicular. Esses achados devem ser considerados ao utilizar as práticas de IM e OA durante o treino de atletas e reabilitação neurofuncional de mulheres. Assim como devem servir como base para estudos futuros que investiguem o efeito dos ESF sobre processamento e aprendizagem motora.
Diagnóstico diferencial baseado em variáveis autonômicas e estrutura do discurso entre transtornos neuropsiquiátricos utilizando aprendizagem de máquina
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2020-01-23) Rebouças, Gleidson Mendes; Sousa, Maria Bernardete Cordeiro de; ; http://lattes.cnpq.br/8488760386226790; ; http://lattes.cnpq.br/0946274743230243; Nunes, Emerson Arcoverde; ; http://lattes.cnpq.br/6535963043198482; Cavalcanti, José Rodolfo Lopes de Paiva; ; http://lattes.cnpq.br/3433564869429006; Miguel, Mario André Leocadio; ; http://lattes.cnpq.br/9973095281534917; Galdino, Melyssa Kellyane Cavalcanti; ; http://lattes.cnpq.br/6286409609641742; Ribeiro, Sidarta Tollendal Gomes; ; http://lattes.cnpq.br/0649912135067700
O estudo da natureza adaptativa da resposta ao estresse evidencia a participação principal de mecanismos fisiológicos associados ao eixo endócrino hipotálamo-pituitária-adrenal e do Sistema Nervoso Autônomo (SNA), nas suas divisões simpática e parassimpática, bem como do sistema imune. Indivíduos com diferentes transtornos neuropsiquiátricos apresentam sinais e sintomas que sugerem desregulação do SNA (disautonomia) e na expressão ou forma do discurso oral. Estas ocorrências se apresentam em outros transtornos que fazem parte do espectro psicofisiológico que inclui o Transtorno de Estresse Pós-traumático (TEPT) o Transtorno de Ansiedade (TA) e o Transtorno obsessivo compulsivo (TOC). Neste contexto, o objetivo deste estudo foi desenvolver um modelo matemático classificador de diagnóstico para o TEPT, baseado na análise de variáveis autonômicas e estrutura do discurso. Foram investigados 298 indivíduos do sexo masculino com idades entre 22 e 48 anos alocados em quatro grupos: TEPT (n = 76), TA (n = 77), TOC (n = 73) e Controle (n = 72). Os questionários PCL-5, BAI e YBOCS foram utilizados para obter os dados psicométricos relacionadas respectivamente ao TEPT, TA e TOC. O software SpeechGraphs® foi empregado para analisar a representação da trajetória de palavras e caracterizar quantitativamente a complexificação do discurso. Um sinal de ECG (ADInstruments modelo PowerLab®) foi utilizado para análise da variabilidade da frequência cardíaca (VFC) e da condutância de pele (RGP). Técnicas de machine learning (Decision Tree e Naive Bayes) foram empregadas para se obter o modelo matemático. O modelo gerado para classificação do TEPT baseado em medidas da VFC apresentou acurácia de 92,3% (p < 0,0001) e índice Kappa de 89,7% com a geração de um algoritmo de decisão utilizando medidas do eixo parassimpático (SDNN e RMSSD) e simpático (LF). O modelo gerado para classificação do TEPT baseado em medidas autonômicas de condutância de pele (μS) apresentou acurácia de 96,6% (p < 0,0001) e índice Kappa de 95,4% com a geração de um algoritmo de decisão utilizando medidas verificadas no segundo um e 180 da janela de cinco minutos. O modelo gerado para classificação do TEPT baseado em medidas de trajetória do discurso apresentou acurácia de 80,9% (p < 0,0001) e índice Kappa de 71,4% com a geração de um algoritmo de decisão utilizando medidas de diversidade lexical (Nodes), recorrência (RE, PE) e conectividade (LSC, LCC e L3). A classificação em níveis de severidade do transtorno permitiu a identificação, pelo método k-means, de 3 classes (graus) de elevação para cada variável. Os modelos gerados com medidas autonômicas apresentaram melhor precisão para a classificação do TEPT e apresentam o potencial de serem utilizados como um método mais eficiente para diagnóstico, futuras investigações sobre estratificação de risco, categorização da gravidade e acompanhamento da evolução clínica deste transtorno.

SIGAA

Navegar

Submissões Recentes