Spike-Field Coherence na frequência gama baixa do córtex visual primário de cutias e gatos
gato, cutia, V1, gama baixa, oscilação, spike-field coherence
Oscilações neurais na frequência gama baixa (30-49 Hz) têm sido relacionadas ao processamento visual. Spike-Field coherence é uma métrica reconhecida para analisar sincronia e comunicação entre dois grupos neuronais, mas também pode ser aplicada para estudar a coordenação de spikes e o potencial de campo local como uma identificação de layout cortical funcional e conectividade local. Da mesma forma, phase-locking value (PLV) é uma medida usada para analisar a atividade entre potencial de campo local (LFP) e atividade de spikes. Anteriormente foi observado que gatos apresentam acoplamento de fase entre spike e LFP na frequência gama baixa de V1 que é sintonizada à mesma orientação da taxa de spikes. Os gatos exibem neurônios seletivos de orientação organizados em colunas periódicas organizadas em estruturas semelhantes a cata-ventos. Portanto, a interpretação de que as interações fortes e sintonizadas entre spikes e LFP do mesmo eletrodo podem refletir o layout colunar ordenado durante o estímulo visual orientado e saliente é razoável. Todos os roedores visuais investigados até agora – incluindo grandes roedores visuais como a cutia – possuem neurônios seletivos de orientação e respondem robustamente a gratings (engradados) orientados. No entanto, eles não expressam mapas regulares como gatos ou primatas, mas, se o fizerem, são em mini colunas intercaladas com regiões de “sal e pimenta”. Apesar dos neurônios da cutia exibirem ocasionalmente atividade oscilatória de spikes e LFP na frequência gama baixa, a atividade quase nunca é sintonizada a mesma orientação da taxa de spikes, confirmando a hipótese de que um layout colunar facilita a ocorrência de oscilações sintonizadas. Esta dissertação pretende elucidar o papel de gratings orientados na condução de oscilações gama coerentes e sintonizadas nos córtices visuais com um layout colunar versus um não colunar. Para tanto, comparamos atividades de spikes e LFP nos córtices visuais primários de gatos e cutias evocados por estímulos com diferentes saliências contendo pouco ou nenhum componente de orientação, sendo: gratings, texturas de pontos aleatórios, e texturas de barras orientadas colocadas aleatoriamente. Em seguida analisamos se taxa de disparos média absoluta, Fano-factor, spike-field coherences e frequências, cross-spectrum de frequências (cross-spectrum OS) e frequências, PLV e OSI evocados pelos 3 estímulos variam de forma específica, o que poderia ser explicado pelos layouts funcionais diferentes. Para isso, analisamos as métricas para atividades LFP-MUA e LFP-SUA em janelas de tempo correspondentes ao potencial evocado e fase sustentada em que OSI > 0.1, taxa de disparos média e absoluta > 2.00 spikes/sec e taxa de disparos média e absoluta < 200.00 spikes/sec. De uma forma geral, as taxas de disparo média, spike-field coherence e frequências de oscilação tendem a serem maiores em gatos do que em cutias para todos os estímulos. Observamos que diferenças significativas do spike-field coherence bruto na frequência gama baixa entre as espécies para todos os três estímulos (p-valor do teste U de Mann-Whitney <0,0001 para todos os estímulos em ambos LFP-MUA e LFP-SUA) durante a janela de fase sustentada (LFP-MUA – cutia: barra: n=139; ponto: n=104; grating: n=143; gato: barra: n=351; ponto: n=200; grating: n=399; LFP-SUA – cutia: barra: n=221; ponto: n=176; grating: n=226; gato: barra: n=365; ponto: n=230; grating: n=532). Gratings aparentam ser mais eficientes do que pontos e barras ao evocarem mais spike-field coherence nas duas espécies. Uma tendência que é significante em gatos. Embora as cutias sigam essa tendência, principalmente na resposta sustentada, a maioria das métricas não mostra diferença significativa entre os três estímulos e entre as espécies. Os resultados indicam que os gatos expressam spike-field coherence mais robustos do que cutias e que ambos os tipos de layout, com redes colunares ou redes intercaladas, podem expressar coerentes atividades oscilatória na frequência gama baixa, especialmente quando estimulados com grades orientadas de forma otimizada.