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Title: Oscilações neurais sincronizando circuitos olfatórios e hipocampais
Other Titles: Neural oscillations coupling olfactory and hippocampal networks
Authors: Lockmann, André Luiz Vieira
Keywords: Potenciais de campo local;Oscilações neurais acopladas à respiração;Oscilações beta;Bulbo olfatório;Hipocampo
Issue Date: 13-Dec-2018
Citation: LOCKMANN, André Luiz Vieira. Oscilações neurais sincronizando circuitos olfatórios e hipocampais. 2018. 73f. Tese (Doutorado em Neurociências) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.
Portuguese Abstract: Os potenciais de campo local do cérebro de roedores exibem oscilações proeminentes que, em teoria, coordenam o fluxo de informação nos circuitos neuronais. Esta tese investigou oscilações que emergem simultaneamente nos sistemas olfatório e hipocampal de ratos e que supostamente medeiam a comunicação entre estas áreas. Apresentamos os principais resultados em 4 publicações – dois artigos de opinião (1 e 4) e dois experimentais (2 e 3). O artigo 1 discute a origem controversa das oscilações lentas (~ 1 Hz) dos potenciais de campo local que surgem no hipocampo de roedores durante sono e anestesia. Seriam estas oscilações geradas por processamento interno com o neocórtex, ou se acoplariam com inputs externos da respiração nasal rítmica? Abordamos experimentalmente esta questão no artigo 2. Através de registros simultâneos de respiração nasal e de potenciais de campo local em ratos anestesiados com uretano, mostramos que o hipocampo exibe duas oscilações lentas independentes: uma que segue as flutuações up-and-down do neocórtex e outra que que segue o ritmo neural acoplado à respiração presente no bulbo olfatório – e, por extensão, a respiração propriamente dita. O artigo 3 mostra que o bulbo olfatório também impõe oscilações beta (10-20 Hz) no hipocampo. Conjuntamente, os artigos 2 e 3 indicam que mecanismos relacionados geram oscilações acopladas à respiração e oscilações beta: ambos ritmos chegam ao hipocampo por meio de aferências do córtex entorrinal ao giro denteado; além disso, a fase do ritmo respiratório modula a amplitude das oscilações beta. Com base em nossos resultados e em publicações de outros grupos, no artigo 4 defendemos que a oscilação delta que sincroniza o córtex pré-frontal e o hipocampo na verdade é um ritmo acoplado à respiração. Em suma, esta tese corrobora que oscilações acopladas à respiração e oscilações beta medeiam a comunicação olfato-hipocampal.
Abstract: Local field potentials (LFPs) in the rodent brain exhibit prominent oscillations, which have been suggested to coordinate information flow across neuronal circuits. This thesis investigated oscillations that simultaneously emerge in the rat olfactory and hippocampal systems and supposedly mediate their communication. The main results and insights are presented in four publications – two commentary (1 and 4) and two experimental (2 and 3) papers. Paper 1 discusses the controversial origin of low-frequency LFP oscillations (~ 1 Hz) that appear in the rodent hippocampus during sleep and anesthesia. Do these oscillations reflect internal processing with the neocortex or do they couple to external inputs from rhythmic nasal respiration? This question is experimentally addressed in paper 2. By simultaneously recording nasal respiration and LFPs from urethane-anesthetized rats, we show that the hippocampus exhibits two independent low-frequency oscillations: one that entrains to neocortical “up-and-down” state transitions and another that entrains to the olfactory bulb respiration-coupled rhythm (RR) – and to respiration itself. Paper 3 further shows that the olfactory bulb also drives beta oscillations (10-20 Hz) in the hippocampus. Together, papers 2 and 3 indicate that related network mechanisms generate hippocampal beta and RR: both rhythms are relayed to the hippocampus by entorhinal cortex inputs to the dentate gyrus and, additionally, the phase of RR modulates beta amplitude. Based on our own results and on publications from other groups, in paper 4 we defend that the recently described delta-band oscillations coupling prefrontal cortex and hippocampus correspond to RR. In all, this thesis supports that respiration-coupled and beta oscillations mediate olfacto-hippocampal communication.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/26650
Appears in Collections:PPGNEURO - Doutorado em Neurociências

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