doctoralThesis
Neuronal correlates of locomotion speed in the dorsal CA1 of the rat hippocampus: new insights on the speed cells
Fecha
2019-12-06Registro en:
GÓIS, José Henrique Targino Dias. Neuronal correlates of locomotion speed in the dorsal CA1 of the rat hippocampus: new insights on the speed cells. 2019. 70f. Tese (Doutorado em Neurociências) - Instituto do Cérebro, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2019.
Autor
Góis, José Henrique Targino Dias
Resumen
Edward Tolman postulou a existência de mapas cognitivos no cérebro para explicar a
capacidade animal de navegar pelo espaço. Desde então, neurocientistas buscam descrever
componentes cerebrais que suportam essa capacidade. No presente trabalho, descrevemos
avanços na caracterização de uma sub-população neural que participa na representação da
velocidade escalar na locomoção de ratos. Através da análise de um banco de dados aberto,
nós re-descobrimos a existência do correlato de velocidade na taxa de emissão de potenciais
de ação de neurônios da região CA1 do hipocampo dorsal de ratos. Essa correlação é
independente da frequência da oscilação de theta (4-12 Hz) e é estável através do espaço e
tempo; além disso, essa correlação persiste em diferentes arenas. A classificação de neurônios
entre prováveis excitatórios ou inibitórios revelou que, ao utilizar o coeficiente r de Pearson
(índice de velocidade) como métrica de representação de velocidade nos neurônios, somente
neurônios inibitórios apresentaram-se como altamente correlacionados com a velocidade na
arena quadrada, embora os neurônios excitatórios apresentem uma modulação na média da
taxa de emissão de potenciais de ação. Intrigantemente, na arena linear a mesma métrica
tornou indistinguiveis as classificações neurais pela correlação com a velocidade. Então,
formulamos a hipótese que a aparente correlação com a velocidade dos neurônios excitatórios
na arena linear é espúria – um subproduto da correlação de velocidade com o espaço. Para
testar essa hipótese, simulei neurônios artificiais que emitem potenciais de ação influenciados
pelo comportamento locomotor do animal; essas simulações codificam velocidade ou espaço.
As simulações replicaram a classificação pelo índice de velocidade encontrados nos dados
reais – ou seja, código de posição não correlaciona com velocidade na arena quadrada mas
sim na arena linear. Para solucionar essa interdependência etológica, nós adotamos uma nova
métrica de correlação com a velocidade: a razão da diferença da acurácia de predição dos
modelos linear-não-linear baseados em velocidade e posição sobre a acurácia de predição do
modelo das duas variáveis. Essa análise resolveu o problema etológico, classificou
satisfatoriamente as simulações e confirmou a hipótese da correlação espúria na arena linear e
a prevalencia da correlação nos neurônios inibitórios. Os resultados deste trabalho demonstra
uma correlação genuina da velocidade de locomoção nos neurônios inibitórios na área CA1
do hipocampo dorsal de ratos.