Dinámica de la modulación noradrenérgica sobre la corteza prefrontal

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El núcleo neuromodulador del tallo cerebral locus coeruleus (LC) es la principal fuente denoradrenalina del cerebro anterior. Las propiedades fisiológicas del sistema cerúleonoradrernérgico subyacen a un amplio rango de efectos moduladores de la noradrenalinade diversa especificidad y escala tempora...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal:	Miguelez Fernández, Anabel María Mercedes
Otros Autores:	Zanutto, B. Silvano
Formato:	Tesis doctoral publishedVersion
Lenguaje:	Español
Publicado:	Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 2016
Materias:	CORTEZA PREFRONTAL NORAADRENALINA LOCUS COERULEUS ELECTROFISIOLOGIA REDES NEURONALES PREFRONTAL CORTEX NORADRENALINE ELECTROPHYSIOLOGY NEURAL NETWORKS
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Aporte de:	Repositorio Digital de la Universidad de Buenos Aires (UBA) de Universidad de Buenos Aires

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El análisis de los tiempos de disparo de la actividad simultánea de CPF y LC registrada enratas anestesiadas reveló subpoblaciones de neuronas con distinto tipo de interacción,resultando preponderantes los perfiles de dinámica lenta donde el disparo cortical precedeal disparo del LC. En particular, existe una subpoblación mayoritaria de neuronascorticales cuya tasa de disparo disminuye significativamente luego del disparo de ungrupo de neuronas de LC, identificado a partir de la forma de onda de sus potenciales deacción. El análisis del potencial de campo local en CPF mostró que la potencia en todo elespectro se modifica luego de la aplicación de un antagonista (yohimbina) de losreceptores noradrenérgicos α2A. En las bandas β y γ se observa que la potencia de lasoscilaciones aumenta luego de un estímulo mecánico de compresión de la patacontralateral, efecto que se ve reducido luego de la administración de yohimbina. Para proponer un mecanismo subyacente a la modulación noradrenérgica sobre elpotencial de campo local y la tasa de disparo de las neuronas corticales observada, seimplementó un modelo de red neuronal de CPF compuesto por 1000 neuronas del tipointegrate-and-fire organizadas en dos capas y distribuidas entre los tipos celularespresentes en la corteza. Se incorporó en el modelo de neurona la acción de canalescatiónicos activados por hiperpolarización y modulados por nucleótidos cíclicos (HCN), loque permitió reproducir los resultados experimentales. En conclusión, el presente trabajo provee una caracterización integral de la modulaciónnoradrenérgica sobre CPF tanto a nivel de actividad oscilatoria global como a nivel detasas de disparo de neuronas únicas, compatibles con un mecanismo mediado porcanales HCN The brain stem modulatory nucleus locus coeruleus (LC) is the main source ofnoradrenaline in the forebrain. Physiological properties of the LC-noradrenergic systemunderlie a wide range of modulatory effects of noradrenaline of different specificity andtimescales. These effects have been characterized in sensory cortices, although they areless studied in associative cortical regions such as the prefrontal cortex (PFC). Here we investigate the impact of noradrenaline on the PFC of Long Evans rats combiningdifferent kinds of electrophysiological recordings in PFC and LC with pharmacologicalmanipulations and computational simulations in a neural network model. Spike time analysis of simultaneous PFC and LC activity recorded in anesthetized ratsrevealed neuronal subpopulations with different types of interaction, where slow dynamics –with cortical firing preceding LC firing– prevailed. In particular, we identified a mainneuronal subpopulation that significatively diminishes its firing rate after the firing of agroup of LC neurons that were identified based on their spike waveforms. Local field potential analysis in PFC showed that the complete power spectra is modifiedafter administration of a noradrenergic α2A receptor antagonist (yohimbine). β and γ bandpower increase after mechanical compression of the contralateral paw. This effect isreduced after yohimbine administration. In order to propose an underlying mechanism for the observed noradrenergic modulationof the local field potential and firing rate of cortical neurons, a PFC neural network modelwas implemented. The network consists of 1000 integrate-and-fire neurons organized intwo layers and distributed among cellular types present in the cortex. We incorporated inthe neuron model the influence of hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated (HCN) channels which allowed us to reproduce the experimental results. In conclusion, the present thesis provides an integral characterization of noradrenergicmodulation of CPF in terms of global oscillatory activity as well as single neuron firingrates, compatible with a HCN channel mediated mechanism. Fil: Miguelez Fernández, Anabel María Mercedes. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. application/pdf https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6116_MiguelezFernandez spa Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales info:eu-repo/semantics/openAccess https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar CORTEZA PREFRONTAL NORAADRENALINA LOCUS COERULEUS ELECTROFISIOLOGIA REDES NEURONALES PREFRONTAL CORTEX NORADRENALINE LOCUS COERULEUS ELECTROPHYSIOLOGY NEURAL NETWORKS Dinámica de la modulación noradrenérgica sobre la corteza prefrontal Dynamic of noradrenergic modulation of prefrontal cortex info:eu-repo/semantics/doctoralThesis info:ar-repo/semantics/tesis doctoral info:eu-repo/semantics/publishedVersion http://repositoriouba.sisbi.uba.ar/gsdl/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=aextesis&d=tesis_n6116_MiguelezFernandez_oai

Dinámica de la modulación noradrenérgica sobre la corteza prefrontal

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