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Title: Corticalização de memória dependente do hipocampo durante o sono REM - Investigando as janelas temporais precoce (0 - 3 h) e tardia (8 - 16 h) após o aprendizado
Authors: Almeida Filho, Daniel Gomes de
Keywords: Corticalização;Sono REM;Condicionamento de medo contextual;REM fásico;Consolidação de memória;Córtex retrosplenial;Causalidade de Granger
Issue Date: 25-Feb-2019
Citation: ALMEIDA FILHO, Daniel Gomes de. Corticalização de memória dependente do hipocampo durante o sono REM - Investigando as janelas temporais precoce (0 - 3 h) e tardia (8 - 16 h) após o aprendizado. 2019. 223f. Tese (Doutorado em Neurociências) - Instituto do Cérebro, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2019.
Portuguese Abstract: Sono e memória são dois aspectos essenciais na vida da maioria dos seres vivos. Durante o sono, nossos músculos e nossos órgãos internos repousam, o gasto de energia é reduzido, nosso sistema imunológico é recuperado e os metabólitos produzidos nos nossos cérebros durante a vigília são expurgados; todas atividades necessárias na preparação do nosso corpo para o próximo dia de experiências. Simultaneamente, a memória é uma função cognitiva que nos permite caracterizar padrões, armazená-los, construir e desenvolver ideias e definir quem somos. Curiosamente, as últimas décadas de pesquisa levaram à noção de que esses dois importantes processos fisiológicos podem andar de mãos dadas; ou seja, que a função do sono na memória não é meramente limpar informações desnecessárias e ajudar passivamente aumentando a relação sinal-ruído. As novas evidências sugerem um protagonismo do sono em trabalhar ativamente no processamento de memória. Além do abundante conjunto de evidências implicando uma fase específica do sono chamada de sono não-REM (movimento ocular rápido, do inglês rapid eye movement – REM) na consolidação da memória, o presente trabalho se concentra no entendimento do mecanismo pelo qual o sono REM beneficia o processamento de memória dependente do hipocampo. Fizemos uma extensa revisão da literatura, projetamos, realizamos e analisamos experimentos visando avançar na compreensão do papel do sono REM no processo de fazer memórias dependentes do hipocampo persistirem e dependerem gradualmente de estruturas neocorticais (corticalização) ao longo do tempo. Nossos resultados indicam que existem janelas temporais especiais relacionadas ao sono REM que auxiliam na promoção da plasticidade e corticalização do traço de memória após o aprendizado, com atenção especial para uma janela precoce 3 a 4 horas após o treinamento, e uma tardia cerca de 12 horas depois. Mostramos evidências de uma interação entre o hipocampo e o córtex retrosplenial (duas regiões intimamente relacionadas ao processamento de memória) durante o sono REM, e que essa interação durante a janela precoce está correlacionada com a expressão da memória. Nós também exibimos evidências que sugerem que o aumento da expressão de genes relacionados à plasticidade sináptica durante o período tardio, que tem sido consistentemente implicados na persistência da memória, pode depender do sono REM. Ao todo, os resultados relatados no presente trabalho suportam a noção de que as janelas de sono REM após o treinamento são importantes para o processamento de memória offline e para a corticalização. Eles também sugerem que os mecanismos da ação do sono REM compreendem a interação entre regiões corticais e subcorticais relacionadas à memória, e promover a expressão gênica induzida pelo aprendizado necessária para a remodelação otimizada de redes corticais, a fim de introduzir novas experiências no cabedal de conhecimento preexistente.
Abstract: Sleep and memory are two essential aspects of the life of most living beings. During sleep, our muscles and internal organs rest, energy expenditure is reduced, our immune system is recovered, and the metabolites produced in our brains during wakefulness are purged; everything necessary to prepare our body for the next day of experiences. Simultaneously, memory is a cognitive function that allows us to characterize patterns, store them, build and develop ideas, and define who we are. Interestingly, the last decades of research had led to the notion that these two important physiological processes may keep holding hands, i.e., that the sleep function on memory is not merely by cleaning unnecessary information and passively helping by increasing the signal-to-noise ratio. The new evidence suggests a protagonism of sleep in actively working on memory processing. Besides the plentiful evidence implicating a specific phase of sleep called non-rapid eye movement (NREM) in memory consolidation, the present work focuses on understanding the mechanism by which REM sleep benefits hippocampal-dependent memory processing. We have gone into an extensive review of the literature, designing, performing, and analyzing experiments aiming at step forward in the understanding the role of REM sleep in the process of making hippocampal-dependent memories persist and gradually depend on neocortical structures (corticalization) over time. Our results indicate that there are special time windows for REM sleep-dependent plasticity and memory corticalization after learning, with particular attention to an early window 3 – 4h after training and a late one about 12 h after. We show evidence of an interplay between the hippocampus and the retrosplenial cortex (two regions closely related to memory processing) during REM sleep, and that this interplay in the early window is correlated with memory expression. We also exhibit evidence suggesting that the upregulation of genes related to synaptic plasticity during the late time window, which have been consistently implicated in memory persistence, may depend on REM sleep. Altogether, the results reported in the present work support the notion that windows of REM sleep after training are important for offline memory processing and corticalization. They also suggest that the mechanisms of REM sleep action comprise the cross-talk between memory-related cortical and subcortical regions, and to provide training-induced gene expression necessary for the optimized remodeling of cortical networks for the introduction of new information into preexisting knowledge.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/27084
Appears in Collections:PPGNEURO - Doutorado em Neurociências

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