Interações hipocampo-prefrontais durante a tomada de decisão espacial

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2020
Autor(a) principal: Tavares, Lucas Caiã de Souza
Orientador(a): Tort, Adriano Bretanha Lopes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BIOINFORMÁTICA
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Tomada de decisão
Navegação espacial
Eletrofisiologia in vivo
Oscilações neurais
Ritmos cerebrais
Potencial de campo local
Coerência
Sincronia
Direcionalidade
Hipocampo
Córtex pré-frontal
Área do conhecimento CNPq:
CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS
Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/28962
Resumo: O hipocampo tem sido relacionado com a codificação de memórias bem como com a navegação espacial, enquanto que o córtex pré-frontal é associado a funções cognitivas como a tomada de decisões. Supõe-se que ambas as áreas interajam entre si em tarefas que exijam tanto a navegação no espaço quanto processos de tomada de decisão. Entretanto, as assinaturas eletrofisiológicas por trás dessa comunicação carecem de uma melhor elucidação. Para investigar as dinâmicas das interações hipocampo-prefrontais, nós analisamos potenciais de campo local registrados em ratos desempenhando uma tarefa de alternação espacial num labirinto em formato de oito. Observamos que a coerência de fases nas bandas oscilatórias teta (6-10 Hz) e beta (23-30 Hz) atingem seu pico próximo à região da tomada de decisão do labirinto. Ademais, análises de causalidade de Granger apontam para um fluxo informacional de direcionalidade hipocampo -> córtex pré-frontal na banda teta com maior intensidade em áreas iniciais do labirinto, e na direcionalidade oposta na banda delta, com um pico no início da curva. Adicionalmente, mostramos que os padrões de acoplamento fasefrequência intra e inter-regionais apresentam seletividade espacial. Análises de acoplamento de disparos mostraram que neurônios individuais do córtex pré-frontal são mais moduladas pelo ritmo teta hipocampal que pelo ritmo equivalente da sua própria região. Nossos resultados demonstram maiores níveis de interações eletrofisiológicas entre o hipocampo e o córtex pré-frontal situados próximos à área de decisão do labirinto numa tarefa de alternação espacial. Essas observações corroboram a hipótese de que uma comunicação dinâmica entre essas duas regiões acontece durante decisões espaciais.
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Para investigar as dinâmicas das interações hipocampo-prefrontais, nós analisamos potenciais de campo local registrados em ratos desempenhando uma tarefa de alternação espacial num labirinto em formato de oito. Observamos que a coerência de fases nas bandas oscilatórias teta (6-10 Hz) e beta (23-30 Hz) atingem seu pico próximo à região da tomada de decisão do labirinto. Ademais, análises de causalidade de Granger apontam para um fluxo informacional de direcionalidade hipocampo -> córtex pré-frontal na banda teta com maior intensidade em áreas iniciais do labirinto, e na direcionalidade oposta na banda delta, com um pico no início da curva. Adicionalmente, mostramos que os padrões de acoplamento fasefrequência intra e inter-regionais apresentam seletividade espacial. Análises de acoplamento de disparos mostraram que neurônios individuais do córtex pré-frontal são mais moduladas pelo ritmo teta hipocampal que pelo ritmo equivalente da sua própria região. Nossos resultados demonstram maiores níveis de interações eletrofisiológicas entre o hipocampo e o córtex pré-frontal situados próximos à área de decisão do labirinto numa tarefa de alternação espacial. Essas observações corroboram a hipótese de que uma comunicação dinâmica entre essas duas regiões acontece durante decisões espaciais.The hippocampus has been linked to memory encoding and spatial navigation, while the prefrontal cortex is associated with cognitive functions such as decision-making. These regions are hypothesized to communicate in tasks that demand both spatial navigation and decision-making processes. However, the electrophysiological signatures underlying this communication remain to be better elucidated. To investigate the dynamics of the hippocampal-prefrontal interactions, we have analyzed local field potentials and spikes recorded from rats performing an odor-cued spatial alternation task in an 8-shaped maze. We found that the phase coherence of both theta (6-10 Hz) and beta (23-30 Hz) peaked around the choice point area of the maze. Moreover, Granger causality revealed a hippocampus->prefrontal cortex directionality of information flow at theta frequency, peaking at starting areas of the maze, and on the reverse direction at delta frequency, peaking near the turn onset. Additionally, the patterns of phaseamplitude cross-frequency coupling within and between the regions showed spatial selectivity. Lastly, we found that the theta rhythm dynamically modulated neurons in both regions; interestingly, prefrontal cortex neurons were more strongly modulated by the hippocampal theta rhythm than by its LFP. In all, our results reveal maximum electrophysiological interactions between the hippocampus and the prefrontal cortex near the decision-making period of the spatial alternation task. These results corroborate the hypothesis that a dynamic interplay between these regions takes place during spatial decisions.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESCNPQ::CIENCIAS BIOLOGICASTomada de decisãoNavegação espacialEletrofisiologia in vivoOscilações neuraisRitmos cerebraisPotencial de campo localCoerênciaSincroniaDirecionalidadeHipocampoCórtex pré-frontalInterações hipocampo-prefrontais durante a tomada de decisão espacialinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BIOINFORMÁTICAUFRNBrasilinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALInteracoeshipocampoprefrontais_Tavares_2020.pdfapplication/pdf1308533https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/28962/1/Interacoeshipocampoprefrontais_Tavares_2020.pdfb33697968006e00d813f9fb6b7f9d9a1MD51TEXTInteracoeshipocampoprefrontais_Tavares_2020.pdf.txtInteracoeshipocampoprefrontais_Tavares_2020.pdf.txtExtracted texttext/plain96431https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/28962/2/Interacoeshipocampoprefrontais_Tavares_2020.pdf.txt94aef53f846059412e487ff4d28c2befMD52THUMBNAILInteracoeshipocampoprefrontais_Tavares_2020.pdf.jpgInteracoeshipocampoprefrontais_Tavares_2020.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1286https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/28962/3/Interacoeshipocampoprefrontais_Tavares_2020.pdf.jpg1fc54872082ce2629439059f78ac22d8MD53123456789/289622020-05-17 05:00:18.115oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/28962Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2020-05-17T08:00:18Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
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