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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Modulação cognitiva do processamento auditivo no colículo inferior
Authors: André Luiz Vieira Lockmann
First Advisor: Marcio Flavio Dutra Moraes
Abstract: No sistema auditivo, influências cognitivas podem ser definidas como fatores intrínsecos ao observador que possibilitam que a codificação neural de sons do ambiente se modifiquem em dependência do contexto da interação sensorial e de experiências prévias. O fato de o colículo inferior (CI) receber projeções da via auditiva ascendente e de regiões cerebrais relacionadas a processamento de contextos comportamentais torna possível que o padrão de suas respostas a sons do ambiente se modifique uma vez que estes sons adquiram relevância biológica. Para avaliar tal hipótese, submeteram-se a condicionamento ao medo auditivo ratos Wistar com eletrodos implantados no CI para registro de potenciais de campo local (LFP). O grupo experimental (n=5) recebeu cinco pareamentos de estímulos condicionados (EC) auditivos (tons puros de 10 Khz com amplitude modulada a 53,71 Hz, 82 dB de intensidade e 30 s de duração ) e choques na pata (400 A, 2s) e o grupo controle (n=5) recebeu o mesmo número de estímulos, porém explicitamente não pareados temporalmente. Avaliaram-se as respostas do CI e os porcentuais de congelamento em sessões 24 h antes (pré-treino) e 24 h após (teste) o condicionamento, que consistiram de cinco apresentações do EC cada. Não houve diferença comportamental entre os grupos no pré-treino, mas o aprendizado associativo, no grupo experimental, levou ao condicionamento da resposta de congelamento à apresentação do EC no teste. As respostas do CI ao EC foram oscilações seguindo a senóide de modulação, evidenciadas na análise tempofrequência do LFP como aumento da amplitude e da estabilidade de fase em 53, 71 Hz (potenciais evocados auditivos em regime permanente, PEArp). Os componentes espectrais amplitude e fase dos PEArp não apresentaram diferença entre os grupos no pré-treino. O aprendizado associativo no grupo experimental levou a mudanças em ambos os componentes espectrais dos PEArp. Quando os animais foram reexpostos ao EC no teste, houve um desvio da fase dos PEArp em relação ao valores anteriormente obtidos no pré-treino, mas com as repetidas apresentações do EC a fase retornou progressivamente aos seus valores do pré-treino. À medida que a fase retornava à linha de base, aumentava também progressivamente a habilidade do circuito neural em manter estes valores extremamente invariantes, em torno dos valores basais, durante o período da apresentação do EC. Este aumento de estabilidade da fase foi evidente no teste nas mesmas apresentações do EC em que houve aumento da amplitude do PEArp. Nenhuma das alterações observadas no grupo experimental ocorreu no grupo controle, sugerindo que as modificações do processamento do EC no CI se relacionam à aquisição de relevância do estímulo acústico por um processo específico de aprendizado associativo. Os resultados obtidos sugerem que o aprendizado associativo leva tanto à modificação da estrutura temporal como à amplificação da resposta do CI aos estímulos que adquirem relevância biológica. Não obstante estes dois efeitos se evidenciem no teste com dinâmicas temporais opostas, a relação causal entre eles e a possibilidade de serem reflexo de diferentes estados globais de processamento devem ser investigados em estudos posteriores.
Abstract: In auditory system, top-down effects could be defined as observers intrinsic variables which enable neural coding of sounds to be modifiable based on the context of sensory interaction and on previous experiences. Since inferior colliculus (IC) receive projections from both ascending auditory system and areas related to processing of behavioral contexts it is reasonable to figure that its patterns of activity to sounds could be modified once these sounds acquire biological relevance. To evaluate this hypothesis, Wistar rats with electrodes placed on CI to record local field potentials (LFP) were submitted to an auditory fear conditioning protocol. The experimental group (n = 5) was presented to five acoustic conditioning stimuli (CS, 10 kHz pure tone amplitude modulated at 53.71 Hz, duration of 30s and intensity of 82 dB) paired with foot shocks (400 A, 2s), while the control group (n=5) was presented to the same number of stimuli, although they did not coincided temporally. IC responses and percentage of freezing behavior were evaluated in sessions 24 h before (pre-conditioning) and 24 h after (test) conditioning, which consisted of five trials of CS presentation. Behavioral differentiation between groups was not significant on pre-conditioning, but, on experimental group, associative learning led to conditioning of freezing behavior to CS on test. IC response to CS was a neural oscillation following the modulation frequency, and was evident by time-frequency analysis of LFP as increases of both amplitude and phase stability at 53.71 Hz (auditory steady-state responses, ASSR). Both amplitude and phase components of ASSR were modified as an effect of associative learning. When animals were reexposed to CS on test, phase component consistently shifted from its preconditioning values, on first and second CS presentations, but with repeated presentations it returned progressively to baseline values and at the fifth trial the initial shift was completely reversed. At the same time that phase returned to baseline, progressively increased the ability of the neural circuit to sustain the phase component extremely invariant, around baseline values, during the whole period of CS presentation. This enhanced phase stability was concurrent in the CS presentation sequence with the augmentation of ASSR amplitude. The effects observed on experimental group were not evident on control group, suggesting that the modifications on IC processing of CS were due to acquisition of biological relevance by the acoustic stimulus as a consequence of associative learning. The aforementioned results suggest that associative learning determines the modulation of both the temporal structure and the amplitude of neural responses of IC to sounds that acquired biological relevance. Even though these two effects are evident at different moments of test, the issue of their causal relationship and the possibility of being outcomes of distinct global patterns of sensory processing are matter for future investigations.
Subject: Potencial evocado auditivo
Potencial de campo local
Fisiologia
Colículo inferior
Vias auditivas
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-9UVQCV
Issue Date: 31-Oct-2013
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