The role of the ventral telencephalon in collective motion

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Cruz, Renata Bastos da Silveira Pereira da
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10451/53882
Resumo: Tese de mestrado, Neurociências, Universidade de Lisboa, Faculdade de Medicina, 2020
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spelling The role of the ventral telencephalon in collective motionPeixe-zebraCardumeComportamento socialAblação quimiogenéticaTelencéfalo ventralTeses de mestrado - 2020Domínio/Área Científica::Ciências MédicasTese de mestrado, Neurociências, Universidade de Lisboa, Faculdade de Medicina, 2020Os humanos são organismos extremamente sociais que dependem de interações com outros indivíduos de forma a manter um estilo de vida funcional e saudável. O com portamento coletivo contribui para a criação de normas sociais que, por sua vez, têm o potencial de modelar consideravelmente as decisões e comportamentos de uma pessoa. Em contrapartida, comportamentos sociais primários, como agressividade ou repro dução, são também fundamentais para o nosso desenvolvimento. Como tal, torna-se importante perceber os mecanismos subjacentes a comportamentos sociais inatos e complexos. O peixe-zebra (Danio Renio) é um modelo de particular interesse para o estudo de interação social em vertebrados. Apresentando um repertório bem documentado de diferentes comportamentos sociais e um conjunto impressionante de ferramentas genéticas disponíveis, este modelo animal permite uma abordagem reducionista no mapeamento de comportamentos sociais específicos em redes neuronais. Estudos recentes sugerem que a região ventral do telencéfalo pode estar envolvida em comportamentos de caráter social, particularmente na atenção social. Contudo, este comportamento foi explorado num contexto estritamente visual. Isto é, um par de peixes, em regime de isolamento, foi colocado num tanque e separado por uma divisória transparente. A atenção social - interesse demonstrado pelo peixe vizinho - foi avaliada através da orientação entre os dois peixes enquanto estes interagiam visualmente através da divisória. Devido à simplicidade do paradigma descrito, torna se relevante investigar o papel desta área do prosencéfalo no comportamento social do peixe-zebra, num contexto sensorial mais rico, no qual múltiplos peixes podem interagir fisicamente entre si. Assim, o principal objetivo deste estudo foi avaliar o impacto causado pela ablação do telencéfalo ventral, na dinâmica de grupos de peixes-zebra, num contexto menos restrito. Para tal foi necessário otimizar um protocolo de ablação adequado para peixe-zebra em fase juvenil; perceber quais as características comportamentais que poderiam ficar comprometidas devido à ablação; e compreender que circuitos neuron ais poderiam estar subjacentes a estas alterações comportamentais. A ablação quimio-genética é uma técnica não invasiva que permite a ablação con trolada de um alvo específico. Tem por base o sistema GAL4/UAS de modo a pro mover a expressão de um determinado gene apenas em locais onde o promotor GAL4 está presente. Um método popular baseado neste conceito é a ablação mediada por NTR/MTZ. Células que contém GAL4 expressam a enzima nitroreductase (NTR). Ao entrar em contato com o pró-fármaco metronidazol (MTZ), a enzima produz com postos citotóxicos e induz morte celular nessas regiões. Neste estudo, utilizamos a técnica descrita na linha transgénica y321 :GAL4. Esta linha em particular sinaliza o telencéfalo ventral (vTel) e o diencéfalo rostral, incluindo a área pré-óptica (POA), tubercular posterior (PT) e hipotálamo rostral (RH). A rede do cérebro social (SBN) consiste em várias áreas cerebrais associadas à reg ulação do comportamento social. Foi originalmente proposta para mamíferos, exclu sivamente. No entanto, com base em evidências de homologia funcional e anatómica foi sugerida uma conservação da SBN nos vertebrados, o que permitiu uma extensão do modelo. Em paralelo, a via mesolímbica (MRS) é um sistema fundamental que avalia a saliência de um estímulo. A integração das duas redes forma a rede social de tomada de decisões (SDN). O telencéfalo ventral do peixe-zebra, por sua vez, inclui estruturas cerebrais implicadas na SDN. O peixe-zebra é um teleósteo de água doce encontrado no sul e no leste da Ásia. É uma espécie social que vive em extensos cardumes. O seu ciclo de vida é relativa mente curto e a sua manutenção é bastante simples. O fato da maioria das estruturas envolvidas no SDN estarem conservadas no cérebro do peixe, conjugado com as van tagens anteriormente descritas, torna este animal um excelente modelo para estudos de comportamento social. Os peixes têm tendência para se agregar em grupos coesos com fins sociais - cardumes - apresentando um comportamento social complexo conhecido como shoaling. A for mação de cardumes confere diversas vantagens ao nível de proteção contra predadores, acasalamento ou na procura de alimentos. Os cardumes são sensíveis a fatores inter nos e externos, o que lhes conferem uma qualidade plástica. Não apresentam uma estrutura específica associada e facilmente sofrem alterações na sua conformação. No entanto, existe um caso particular em que um cardume apresenta uma estrutura polarizada, onde os peixes se movem de forma coordenada. Neste estado específico de organização o cardume é considerado um school. Um coletivo de peixes pode alternar facilmente entre os dois estados de polarização, de acordo com suas necessidades. Por exemplo, com a habituação a um ambiente, os peixes tendem a passar menos tempo num estado polarizado e a tornar-se gradualmente mais desorganizados com o passar do tempo. Comportamentos de agrupamento, como shoaling ou schooling, são formados a partir de interações locais entre os indivíduos. Sabe-se que os peixes ajustam seu compor tamento de acordo com sua própria velocidade e com a velocidade e posição relativa dos seus vizinhos. Por conseguinte, como foi referido anteriormente, utilizamos o método de ablação mediada pelo sistema NTR/MTZ. Este permitiu alcançar o telencéfalo ventral e o di encéfalo rostral, promovendo morte celular nesses locais. O tratamento de ablação foi avaliado através de técnicas de microscopia LightSheet. Posteriormente, exploramos o comportamento coletivo num paradigma sem restrições. A avaliação comportamental consistiu numa sessão de deslocamento livre em que cada grupo testado tinha um total de cinco elementos. A otimização do protocolo de ablação foi relativamente bem sucedida uma vez que atingimos ablação parcial das regiões pretendidas. No entanto, a toxicidade associada ao MTZ foi mais elevada do que o esperado. A aplicação do tratamento nos peixes levou a complicações ao nível das funções motoras que se traduziram em claros sinais de acinesia e lentidão no movimento. Por outro lado, os nossos resultados sugerem uma disrupção em comportamentos de ansiedade. Como esperado, os grupos controlo exibiram um comportamento ansioso ao serem introduzidos num novo ambiente. No entanto, os peixes que sofreram ablação não se mostraram tão sensíveis à nova situação. Curiosamente, peixes que não ex pressavam NTR mas que foram tratados com MTZ, exibiram um nível mais alto de proximidade do que os controlos, o que indica um comportamento ansioso mais forte. Acontece que a POA é considerada uma área importante em respostas ao stress e na regulação da ansiedade no peixe-zebra. Consequentemente, os resultados apresenta dos podem ser uma indicação de que a ablação da POA pode ser um fator contribuinte para a alteração da resposta normal ao stress e para a regulação negativa do circuito de ansiedade. Além disso, enquanto a coesão do grupo foi preservada na sua generalidade, o alin hamento local entre os animais foi severamente alterado. As distâncias inter-individuais entre os peixes, uma medida útil para a avaliação da coesão, permaneceram pratica mente inalteradas ao longo das experiências. Pelo contrário, enquanto todos os grupos testados exibiram uma diminuição gradual no alinhamento local ao longo do tempo, o grupo submetido à ablação não mostrou qualquer alinhamento à partida. Estes resultados sugerem que a ablação do vTel e da POA pode exercer um efeito local no comportamento, levando a mudanças no alinhamento individual dos peixes, enquanto mantém a integridade geral do grupo. Estas conclusões vão de acordo com estudos anteriores, pois indicam que o vTel pode estar particularmente envolvido no compor tamento de orientação. Contudo, o papel da POA nesses resultados não se encontra claro. Em suma, com o estudo apresentado demonstramos a importância de áreas ventrais específicas do prosencéfalo na plasticidade do comportamento social. O vTel e a POA podem ser responsáveis por impulsionar o comportamento de orientação a nível local em ambientes sociais. Também confirmamos a importância dessas duas estruturas no circuito da ansiedade.Zebrafish (Danio Renio) is a favored model in neuroscience for studying vertebrate social behaviour. Fish display numerous complex behaviours depending on their en vironment and since they are a social species, valuable information could emerge when considering the entire collective and not solely the individual. Recent studies suggest that the ventral region of the telencephalon might play a role in social atten tion. However, this behavioural feature was explored strictly under a visual context where two isolated fish were separated by a transparent divider and could only in teract visually. It remains unknown whether this area has a role in the dynamics of a collective under a richer environment, in which animals may physically interact with one another. Through chemo-genetic ablation, we were able to target the ven tral telencephalon and rostral diencephalon, promoting cell-death on these locations. Subsequently, we explored the collective behaviour within an unconstrained paradigm. Our findings suggested a disruption in anxiety-typed behaviors. Furthermore, while group cohesion was mostly preserved, local alignment between the animals was com pletely impaired. In accordance with previous reports, our results indicate that the vTel might be particularly involved in orienting behavior.Polavieja, Gonzalo deMiranda, BrunoRepositório da Universidade de LisboaCruz, Renata Bastos da Silveira Pereira da2022-07-20T14:19:24Z2021-03-082021-03-08T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/53882TID:202727637enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-08T17:00:07Zoai:repositorio.ul.pt:10451/53882Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T22:04:51.691771Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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