Comunicação serial assíncrona com o cérebro: padrões temporais de microestimulação elétrica ditando o comportamento

• Autor(a) principal: Flavio Afonso Goncalves Mourao
• Data de Publicação: 2014
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-9VMHRG
• topic: Córtex Pré-Frontal; Codificação temporal; Microestimulação elétrica; Condicionamento ao medo; Complexo amigdaloide; Córtex pré-frontal; Complexo amigdalóide; Codificação temporal; Cérebro; Estimulação elétrica

A Microestimulação Elétrica (ES) em áreas sensoriais primárias tem sido utilizada como uma promissora técnica de transferência de informações para o cérebro. Em termos gerais, a percepção de um estímulo sensorial tem sido mimetizada através de eletrodos posicionados em áreas caracteristicamente monomodais, onde a intensidade do estímulo é determinada pela magnitude da frequência de ES aplicada. Neste contexto, uma possibilidade ainda não explorada é a de que um único eletrodo, como uma porta de comunicação serial assíncrona com o cérebro, aplique diferentes padrões temporalmente codificados de ES para desencadear o surgimento de diferentes estados cerebrais. Desta maneira, este trabalho testa a hipótese de que padrões temporais de ES são capazes de carrear diferentes informações, quando aplicados em uma área associativa polimodal como o Complexo Amigdaloide. Em outras palavras, se duas sequências binárias, compostas pelo mesmo número de bits iguais a 0 ou 1, forem aplicadas no Complexo Amigdaloide, elas poderiam ser associadas a diferentes valências ambientais? Ratos Wistar, machos (250 310 g), foram submetidos a um implante cirúrgico de eletrodos de ES no complexo basolateral da amígdala. Em seguida, foram submetidos a dois protocolos de condicionamento ao medo, com o pareamento de distintos padrões de ES, como estímulos condicionados (CS, pulso quadrados, bifásicos, 25 A, de 100 s), a um estímulo não condicionado (US, choque nas patas, 0,4 mA, durante 2 s). A resposta condicionada foi avaliada através de medidas do comportamento de congelamento (freezing, ausência de movimentos, exceto pela respiração, por 3 s). No primeiro protocolo foi utilizado um padrão periódico de 6 Hz de ES (166,7 ms de intervalo interpulso, IPI) como CS. A resposta de congelamento foi significativamente maior no grupo pareado (69 ± 5%) quando comparado com o grupo não pareado (25 ± 8%, p < 0,001). No segundo protocolo foram utilizados dois padrões temporais de ES, ambos com seis pulsos por segundo: (A) 1110000111 e (B) 1001111001, com 10 ms IPI. Durante a fase de condicionamento, todos os animais foram estimulados conforme os seguintes grupos: 1) Pareado A e Não Pareado B; 2) Pareado B e Não Pareado A e 3) Não Pareado A e Não Pareado B. O comportamento condicionado foi avaliado durante 3 dias consecutivos, utilizando apenas um padrão ES por dia; respectivamente, padrão B - A - B. A resposta condicionada foi observada no dia 1 apenas para o grupo Pareado B (Pareado B: 49 ± 7%; Pareado A: 22 ± 5%, p < 0,05; Não pareado: 13 ± 4%, p < 0,001). No dia 2, apenas o grupo Pareado A apresentou um comportamento condicionado significativo (Pareado B: 10 ± 2%; Pareado A: 49 ± 12%, p < 0,001; Não Pareado: 8 ± 2%, p < 0,001). No dia 3, os resultados foram semelhantes ao dia 1 (Pareado B: 42 ± 8%; Pareado A: 27 ± 10%, p = ns; Não pareado: 14 ± 3%, p < 0,01). A fim de determinar os substratos neurais recrutadas pelos diferentes padrões de estimulação, a expressão de c-Fos foi avaliada 90 minutos após o último teste de retenção. Os animais do grupo Pareado B, após estimulação com o padrão B, apresentaram um aumento significativo da marcação no circuito amígdalo-hipotalâmico. Os animais do grupo Pareado A, no entanto, apresentaram um aumento em estruturas do Córtex Pré-Frontal medial. Os resultados sugerem que, dependendo da valência adquirida durante a aprendizagem, a microestimulação temporalmente codificada ativa redes neuronais distintas concomitante a uma apropriada resposta comportamental. Em resumo, o Complexo Amigdaloide foi capaz de discriminar distintos padrões temporais de ES, dependendo da sequência binária previamente programada durante um paradigma de aprendizado associativo.