Tese
Integração cortical durante os processos de memória aversiva no lagarto Tropidurus Hispidus: uma avaliação do potencial de campo local e registro unitário de neurônios
Cortical integration during aversive memory processes in the laglarto Tropidurus Hispidus: an avaluation of local field potential and neuron registration
Registro en:
SANTOS, Heitor Franco. Integração cortical durante os processos de memória aversiva no lagarto Tropidurus Hispidus: uma avaliação do potencial de campo local e registro unitário de neurônios. 2023. 149 f. Tese (Doutorado em Ciências Fisiológicas) – Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2023.
Creative Commons Atribuição-Não Comercial-Sem Derivações 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
Autor
Santos, Heitor Franco
Institución
Resumen
INTRODUCTION: Electrophysiological studies contribute to understanding memory
processes, such as encoding, consolidation, and recall, in different types of memory.
Understanding how these processes occur in different groups of animals can contribute to
elucidating evolutionary aspects, such as interregional communication in the brain and the
physiological mechanisms involved. In this context, studies on memory in lizards are relevant,
as their cortices have homologies with the mammalian hippocampus, and investigating their
electrophysiological genesis can play a key role in better understanding the phenomenon at both
the field activity and cellular levels. OBJECTIVES: This study aimed to evaluate the integration
of the dorsomedial and lateral cortices in the lizard Tropidurus hispidus during aversive
memory processes and initiate the characterization of the electrical activity of pyramidal
neurons in the dorsomedial cortex. METHODS: T. hispidus lizards were used in two
experiments. Experiment I (n = 30) focused on memory evaluation. The animals were divided
into muscimol (MUS) and control (CTL) groups for each of the acquisition, consolidation, and
evocation processes of aversive memory. The aversive stimulus exposure model included
training and testing phases (habituation and exposure to a cat or a cage). Surgeries were
performed to implant electrodes in the dorsomedial cortex (DMC) and lateral cortex (LC) and
to insert guide cannulas in the lateral cortex for recording and pharmacological modulation,
respectively. Memory processes were modulated through pharmacological intervention using
muscimol (an inhibitory agonist) in the LC, with electrophysiological evaluation using
electrodes. The drug infusion was directly into the LC, respecting each memory process.
Behavior (freezing) and time and frequency domain analyses were performed. In Experiment
II (n = 5), neuronal recordings (whole-cell patch-clamp) were conducted to characterize
pyramidal neurons in the DMC of the reptilian hippocampus, focusing on intrinsic neuronal
properties. RESULTS: The results showed that freezing response during the task was reduced
in the MUS_AQ group compared to the other groups. The MUS_AQ group exhibited results
that did not match its control or other groups. In functional evaluation, the MUS_AQ group did
not dissociate exposure to the cat from the habituation period. In the frequency domain, the
MUS_AQ group also showed impairments in power activity, coherence, and coupling, which
are indicative of memory formation. When considering the overall context, it was observed that
the main effect of the infusion was on the acquisition process and depended on communication
between the LC and DMC. Characterization of ionic currents in pyramidal neurons of the DMC
revealed the presence of short and long currents likely associated with potassium and an
electrophysiological pattern that appears to be preserved across different reptiles and may be
related to slow frequency patterns. CONCLUSION: Disturbances in the integration between
the LC-DMC pathway impair memory encoding, highlighting the importance of integration for
aversive memory acquisition. Neuronal recordings revealed repolarizing currents that may
influence overall neuronal communication. Finally, the telencephalic cortex of T. hispidus
shows functional homology with the mammalian hippocampus, and the findings of this study
contribute to the knowledge of memory neurobiology and neuronal evolution characteristics in
different groups of vertebrates. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES INTRODUÇÃO: Estudos eletrofisiológicos contribuem para o entendimento acerca dos
processos de memórias: formação, consolidação e evocação, em diferentes tipos de memória.
Compreender como esses processos ocorrem em diferentes grupos de animais pode contribuir
para o esclarecimento de aspectos evolutivos, como funciona a comunicação entre regiões do
cérebro e sobre mecanismos fisiológicos envolvidos. Nesse contexto, se inserem os estudos de
memória em lagartos, cujos córtices possuem homologias já descritas com o hipocampo de
mamíferos e investigar a gênese eletrofisiológica pode ter papel chave para uma melhor
compreensão do fenômeno, tano a nível de atividade de campo, quanto a nível de célula.
OBJETIVOS: avaliar a integração dos córtices dorsomedial e lateral do lagarto Tropidurus
hispidus durante os processos de memória aversiva e iniciar o processo de caracterização da
atividade elétrica de neurônios piramidais do córtex dorsomedial. MÉTODOS: Foram
utilizados lagartos da espécie T. hispidus em dois experimentos. Experimento I (n = 30):
avaliação de memória. Os animais foram divididos em grupos: grupos muscimol (MUS) e
controle (CTL) para cada um dos processos de aquisição, consolidação e evocação da memória
aversiva. No modelo de exposição ao estímulo aversivo, temos treino e teste (ambientação e
exposição (gato ou gaiola)). Foram realizadas cirurgias para implantes dos eletrodos (córtex
dorsomedial (CDM) e córtex lateral (CL)) e cânulas guias no córtex lateral, respectivamente
para registro e modulação farmacológica. A modulação dos processos de memória ocorre
através da intervenção farmacológica do muscimol (agonista inibitório) no CL, com avaliação
eletrofisiológica por eletrodos. A infusão da droga foi diretamente no CL e respeitado cada
processo de memória. Foram avaliados o comportamento (congelamento) e análises no domínio
do tempo e da frequência. No experimento II (n = 5): caracterização do registro de neurônios
(por fixação de célula inteira) do tipo piramidais do CDM do hipocampo reptiliano. Foram
descritas características intrínsecas do neurônio. RESULTADOS: Os resultados associam a
resposta de congelamento diante da tarefa, o grupo MUS_AQ realiza menor tempo de
congelamento comparado aos outros. O grupo MUS_AQ apresentou resultados que não se
emparelham com o seu controle ou outros grupos. Na avaliação funcional, o grupo MUS_AQ
não dissocia a exposição ao gato, do período de ambientação. No domínio da frequência o
MUS_AQ também apresentou prejuízos para a atividade de potência, coerência e acoplamento
que são indicativos para formação de memória. Ao analisarmos o contexto geral, foi percebido
que o efeito principal da infusão foi no processo aquisição e apresentou dependência da
comunicação entre o CL e CDM. Ao caracterizarmos as correntes iônicas do neurônio piramidal
do CDM, foi revelada a presença de correntes curtas e longas que provavelmente estão
associadas ao potássio e um padrão eletrofisiológico que parece ser preservado entre diferentes
répteis, que pode estar relacionado ao padrão de frequências lentas. CONCLUSÃO: A
perturbação na integração entre a via CL-CDM prejudica a formação da memória, sendo a
integração importante para a aquisição de memória aversiva. O registro de neurônios revelou
correntes repolarizantes que podem influenciar a comunicação geral dos neurônios. Por fim, o
córtex telencefálico do T. hispidus apresenta homologia funcional ao hipocampo mamífero e os
achados do presente estudo contribuem com o conhecimento da neurobiologia da memória e
características da evolução neuronal em diferentes grupos de vertebrados. São Cristóvão