Investigação do papel das sharp wave-ripples durante o sono em processos de formação de memória espacial

dc.creatorBruno Monteiro de Sousa
dc.date.accessioned2024-12-30T16:18:31Z
dc.date.accessioned2025-09-09T00:57:48Z
dc.date.available2024-12-30T16:18:31Z
dc.date.issued2024-11-22
dc.description.abstractThe process of forming declarative memories seems to involve two stages. Initially, information is transiently encoded in the hippocampus and then distributed to associative regions of the cortex, where it is stabilized, integrated and becomes available for long-term access. Sharp wave-ripples (SWRs), high-frequency oscillatory events recorded in the hippocampus, seem to facilitate the communication of hippocampus-cortical networks, promoting the consolidation of memories during sleep. Several studies have reported impaired consolidation when SWRs are suppressed during post-learning sleep. In addition, other studies suggest that SWRs act in synchrony with other cortical oscillatory activities (i.e. delta and spindles). In this context, we propose the hypothesis that selective disruption of the neural activities that make up such dialog, both in the hippocampus and the prefrontal cortex, results in impaired memory consolidation. The objectives of this work were: 1) to develop a software module for online detection of SWRs; 2) to investigate the effects of SWR disturbance during post-learning sleep on episodic memory consolidation; 3) to advance in the establishment of an experimental infrastructure that allows closed-loop cortical disturbance experiments to be carried out with optogenetics. The Part I of this work presents the development and validation of a software module (plugin) for the Open Ephys platform dedicated to detect SWRs in real time. The motion detection mechanism integrated to the plugin was able to concentrate the stimulation system’s functioning in the sleep periods. In Part II, Wistar rats were subjected to ripple disruption during sleep after learning in the Barnes maze. Memory was assessed 24 hours and 12 days after the end of the training stage. Compared to the control group, there was a reduction in the search for holes and in the time spent in the target quadrant after 12 days, but not after 24 hours. The results indicate that only remote memory was affected, suggesting the selective participation of SWRs in the consolidation mechanisms. Part III presents the standardization of methods for carrying out future cortical manipulation experiments following the detection of SWRs. To this end, two animals were transfused with an inhibitory opsin (ArchT) and implanted with an optical fiber for the inhibition of the prefrontal cortex. The developed implant, unlike the traditional ones, favors optogenetic manipulation over long periods and in contexts in which the animal moves more often. Fluorescence analyses confirm ArchT expression, but future work is still needed to validate the inhibition. The results of this work contribute to: 1) establish an experimental infrastructure that makes it possible to test the causal role of oscillatory activities in memory consolidation; 2) elucidate the consolidation processes mediated by SWRs.
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/78870
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.relationPrograma Institucional de Internacionalização – CAPES - PrInt
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/pt/
dc.subjectFisiologia
dc.subjectMemória
dc.subjectSono
dc.subjectHipocampo
dc.subjectCortéx Pré-Frontal
dc.subject.othermemória
dc.subject.othersono
dc.subject.othersharp wave-ripple
dc.subject.otherhipocampo
dc.subject.othercórtex pré-frontal
dc.titleInvestigação do papel das sharp wave-ripples durante o sono em processos de formação de memória espacial
dc.typeTese de doutorado
local.contributor.advisor-co1Flávio Afonso Gonçalves Mourão
local.contributor.advisor1Cleiton Lopes Aguiar
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3235198412124935
local.contributor.referee1Grace Schenatto Pereira Moraes
local.contributor.referee1Janine Inez Rossato
local.contributor.referee1Adriano Bretanha Lopes Tort
local.contributor.referee1Jerome Paul Armand Laurent Baron
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/9411446469918473
local.description.resumoO processo de formação de memórias declarativas parece envolver dois estágios. Inicialmente, informações são codificadas no hipocampo e, em seguida, são distribuídas para regiões associativas do córtex, onde são estabilizadas, integradas e se tornam disponíveis para acesso de longo prazo. As sharp wave-ripples (SWRs), eventos oscilatórios de alta frequência registrados no hipocampo, parecem facilitar a comunicação de redes hipocampo-corticais, promovendo a consolidação de memórias durante o sono. Diversos trabalhos reportam prejuízo na consolidação quando as SWRs são suprimidas durante o sono pós-aprendizagem. Além disso, estudos sugerem que as SWRs atuam de forma coordenada com outras atividades oscilatórias corticais (i.e. delta e spindles). Nesse contexto, é proposta a hipótese de que a perturbação seletiva das atividades neurais que compõem tal diálogo, tanto no hipocampo quanto no córtex pré-frontal medial, resulte em prejuízo na consolidação de memórias. Os objetivos deste trabalho foram: 1) desenvolver um módulo de software para detecção online de SWRs; 2) investigar os efeitos da perturbação de SWRs durante o sono pós-aprendizado na consolidação de memória episódica; 3) avançar no estabelecimento de uma infraestrutura experimental que permita realizar experimentos de perturbação cortical em malha fechada com optogenética. Na Parte I deste trabalho, são apresentados o desenvolvimento e a validação de um módulo de software (plugin) para a plataforma Open Ephys dedicado à detecção de SWRs em tempo real. O mecanismo de detecção de movimento integrado ao plugin foi capaz de concentrar a atuação do sistema de estimulação nos períodos de sono. Na Parte II, ratos Wistar foram submetidos à perturbação de ripples durante o sono após o aprendizado no labirinto de Barnes. A memória foi avaliada 24 horas e 12 dias após o fim da etapa de treinamento. Em comparação com o grupo controle, houve redução na busca por saídas e no tempo despendido no quadrante-alvo depois de 12 dias, mas não após 24 horas. Os resultados indicam que apenas a memória remota foi afetada, sugerindo a participação seletiva das SWRs nos mecanismos de consolidação. Na Parte III é apresentada a padronização dos métodos para a realização de experimentos futuros de manipulação cortical após a detecção de SWRs. Para tal, dois animais-piloto foram submetidos à transfecção de uma opsina inibitória (ArchT) e ao implante de fibra óptica para inibição do córtex pré-frontal medial. O implante desenvolvido, ao contrário dos tradicionais, favorece a manipulação optogenética durante longos períodos e em contextos de grande movimentação do animal. As análises de fluorescência confirmam a expressão de ArchT, mas trabalhos futuros de validação da inibição ainda são necessários. Os resultados deste trabalho contribuem para: 1) estabelecer uma infraestrutura experimental que possibilite testar o papel causal de atividades oscilatórias na consolidação da memória; 2) elucidar os processos de consolidação mediados por SWRs.
local.identifier.orcid0000-0002-0529-6694
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentICB - INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLOGICAS
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciências Biológicas - Fisiologia e Farmacologia

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