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Title: Coordenação de ritmos sensório-motores durante comportamento exploratório em ratos
Authors: Alves, Joseph Andrews Belo
Keywords: Vocalizações ultrassônicas;Whisking;Sniffing;Sincronização
Issue Date: 17-Aug-2016
Citation: ALVES, Joseph Andrews Belo. Coordenação de ritmos sensório-motores durante comportamento exploratório em ratos. 2016. 40f. Dissertação (Mestrado em Neurociências) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2016.
Portuguese Abstract: Ao explorar ativamente o ambiente, ratos exibem comportamentos sensório-motores rítmicos com frequência na faixa teta (5-10 Hz). Dentre esses estão o sniffing (respiração ativa e rápida), o whisking (movimento das vibrissas faciais) e as vocalizações ultrassônicas. Estudos recentes mostraram formas de sincronicidades entre tais ritmos: a protração e retração das vibrissas estão associadas em fase, respectivamente, à inalação e exalação respiratória; a constrição das cordas vocais necessária para a produção vocal, por sua vez, está condicionada à fase exalante do sniffing e de retração do whisking. Embora essas e outras observações indiquem uma interação entre ritmos e geradores de padrões no tronco encefálico aos quais são atribuídos os movimentos orais, faciais e respiratórios. Com o intuito de adquirir melhor compreensão acerca das hierarquias concernentes aos circuitos neurais envolvidos em tais atividades, nós gravamos simultaneamente o whisking, sniffing e as vocalizações em ratos durante livre exploração social. Para este propósito, oito eletrodos foram inseridos cirurgicamente para a aquisição de sinais eletromiográficos bilaterais dos músculos que controlam as vibrissas e uma cânula foi implantada por meio de uma perfuração no osso nasal para o registro do ciclo respiratório. Após recuperação e habituação, dois ratos (um implantado e outro de estímulo) foram posicionados sobre duas plataformas separadas por uma fenda onde possibilitava a exploração mútua dos animais. Esses episódios foram filmados através de uma câmera de alta velocidade (250 Hz) para a captura dos movimentos das vibrissas. As vocalizações ultrassônicas foram detectadas por um microfone suspenso. Nós conduzimos análises de fase e frequência para validar os sinais registrados e caracterizar as ações recíprocas entre esses ciclos em contextos sociais. Os resultados confirmaram que ambos o whisking e o sniffing ocorrem em turnos nas frequências teta durante exploração social. Além disso, a esperada relação em anti-fase entre os sinais dos grupos musculares que controlam a protração e retração das vibrissas assim como a forte sincronia com o ciclo respiratório foram observadas. Interessantemente, nossos dados sugerem que esta sincronia é imediatamente dissipada durante a emissão de vocalizações ultrassônicas. Em vez disso, nós presenciamos um novo comportamento de whisking, que consiste em retração e protração ativas e independentes do ciclo respiratório.
Abstract: When actively exploring the environment, rats exhibit several rhythmic behaviors with frequencies in the theta range (5-10 Hz). These include sniffing (active fast respiration), whisking (movement of the facial vibrissae), and ultrasonic vocalizations. Synchronizations between each pair of these behaviors have been observed in recent studies: vibrissae protraction-retraction is linked to the inhalation-exhalation phase of breathing; constriction of the vocal folds for vocalization, in turn, is locked to the exhalation phase of sniffing; accordingly, vocalizations were observed to synchronize with the retraction phase of whisking. These and other observations point to an interaction of rhythm and pattern generators in the brainstem controlling the coordination of respiratory, oral and facial movements. To better understand the hierarchies among these circuits we simultaneously recorded sniffing, whisking and vocalizations from rats during free social exploration. For this purpose, eight electrodes were inserted surgically to acquire bilateral EMG signals from muscles controlling the protraction and retraction of the whiskers and a cannula was implanted through the nasal bone to record the respiratory cycle. After one week of recovery and habituation, two rats (one implanted and one naive) were placed across a gap where they could explore each other. These interactions were filmed with a high speed camera (250 Hz) to capture whisker movements and ultrasonic vocalizations were recorded from an overhanging microphone. We made frequency and phase analysis to validate the recorded signals and characterize the interplay between these sensorimotor rhythms. Results confirmed that both sniffing and whisking occur in bouts at theta frequencies during social exploration. Furthermore, we observed the expected anti-phase relationship between the EMGs from muscles controlling whisker protraction and retraction as well as their tight synchrony with the sniffing cycle. Interestingly, our data suggests that this synchrony is immediately lost during the emission of ultrasonic vocalizations. Instead, we observed a novel whisking behavior, consisting of active vibrissae protraction and retraction independent of the respiratory cycle.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/22138
Appears in Collections:PPGNEURO - Mestrado em Neurociências

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