Registro:
| Documento: | Tesis Doctoral |
| Título: | Rol de neuronas gigantes de la lóbula durante la ejecución del comportamiento de escape en el cangrejo Neohelice mediante registros extracelulares en animales en movimiento |
| Título alternativo: | Role of lobula giant neurons during the execution of the escape behavior in the Neohelice crab extracellulary recorded in moving animals |
| Autor: | Cámera, Alejandro Gabriel |
| Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Lugar de trabajo: | Universidad de Buenos Aires - CONICET. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias (IFIBYNE)
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| Publicación en la Web: | 2023-05-30 |
| Fecha de defensa: | 2022-12-19 |
| Fecha en portada: | noviembre 2022 |
| Grado Obtenido: | Doctorado |
| Título Obtenido: | Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Biológicas |
| Departamento Docente: | Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular |
| Director: | Tomsic, Daniel |
| Consejero: | Romano, Arturo Gabriel |
| Jurado: | Kropff, Emilio; Amador, Ana; Szczupak, Lidia |
| Idioma: | Español |
| Palabras clave: | NEURONAS GIGANTES DE LA LOBULA; REGISTROS EXTRACELULARES; TETRODOS; COMPORTAMIENTO DE ESCAPE ; MODULACION MOTORALOBULA GIANT NEURONS; EXTRACELLULAR RECORDINGS; TETRODES; ESCAPE BEHAVIOR ; MOTOR MODULATION |
| Formato: | PDF |
| Handle: |
http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7287_Camera |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n7287_Camera.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n7287_Camera |
| Ubicación: | BIO 007287 |
| Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Cámera, Alejandro Gabriel. (2022). Rol de neuronas gigantes de la lóbula durante la ejecución del comportamiento de escape en el cangrejo Neohelice mediante registros extracelulares en animales en movimiento. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7287_Camera |
Resumen:
Muchos artrópodos ofrecen ventajas experimentales para el estudio de las bases neurofisiológicas del comportamiento. Entre ellas se encuentra la presencia de neuronas gigantes fáciles de registrar y la robustez con que se pueden evocar algunos de sus comportamientos en el laboratorio. Neohelice granulata es un cangrejo semiterrestre que depende principalmente de su visión para guiar muchos de sus comportamientos y ha probado ser un buen modelo para realizar registros neuronales del sistema visual. A través de registros intracelulares y tinciones se identificaron en este cangrejo 4 clases de neuronas de gran tamaño llamadas gigantes de la lóbula (LGs por Lobula Giants). Las LGs responden intensamente a objetos en movimiento y sus perfiles de respuesta constituyen características diagnosticas que permiten reconocerlas. Las respuestas de las LGs frente a estímulos que simulan objetos que se acercan (looming) reflejan distintos aspectos de la respuesta de escape a esos estímulos, por lo que se postuló que las LGs forman un microcircuito involucrado en la decisión y ejecución de la respuesta de escape del cangrejo. Sin embargo, estos registros no se realizaron en simultaneo con los registros comportamentales, ni en los mismos individuos dada la alta estabilidad mecánica que estos registros demandan. Además, los registros intracelulares no permiten registrar varias neuronas simultáneamente, lo que impide conocer las interacciones entre los distintos elementos del circuito. Para poder superar estas limitaciones, decidimos realizar registros con tetrodos, una metodología que en las últimas décadas se han utilizado mucho en vertebrados, pero muy poco en insectos y nunca aun en crustáceos. Nuestro primer objetivo fue desarrollar las condiciones para registrar extracelularmente neuronas del lóbulo óptico e identificar en base a sus perfiles de respuesta a las previamente bien caracterizadas LGs. De entre las muchas neuronas registradas, pudimos identificar dos de las clases de LGs, la MLG2 y BLG2, además de otro grupo de neuronas gigantes denominadas LCDCs. Dentro de cada una de estas clases, los registros realizados en distintos animales presentaron formas del potencial de acción y de autocorrelogramas muy coherentes, lo que validó la clasificación previa de estas unidades realizada en función de los perfiles de respuesta. Seguidamente, adaptamos la metodología para realizar los registros en el animal actuando, de modo de poder medir la actividad neuronal y comportamental simultáneamente. Encontramos que la actividad espontánea y la respuesta temprana de la MLG2 anticipa el momento del inicio del escape y la velocidad máxima alcanzada. También encontramos que la velocidad de escape del animal aumenta la frecuencia de disparo de la neurona, mostrando que la MLG2 no solo responde a estimulación visual, sino que su actividad depende también de la actividad locomotora del animal. Por otra parte, encontramos que la BLG2 tenía una respuesta al looming disminuida en los ensayos dónde los animales realizaban comportamiento de freezing, indicando que esta neurona estaría involucrada en ese componente de la respuesta de evitación. En síntesis, la metodología desarrollada en esta tesis permite registrar simultáneamente conjuntos de neuronas del cerebro del animal involucradas centralmente en las transformaciones visuo-motoras que acontecen mientras el animal ejecuta el comportamiento de escape. Los resultados ponen en evidencia la importancia de registrar la actividad de las neuronas del cerebro en el animal entero y actuando.
Abstract:
Many arthropods are advantageous to study the neural basis of behavior. Among these advantages are having giant neurons that are easy to record and robust behaviors that can be evoked on laboratory experiments. Neohelice granulata is a semiterrestrial crab that relies on vision to guide many behaviors and has proven to be a good model to perform neural recordings of the visual system. Using intracellular recordings y single neuron staining 4 classes of large neurons called Lobula Giants (LGs) have been identified. LG neurons show a strong response to moving objects and their response profiles are characteristics that allow for they recognition. The response of the LGs to stimuli that simulate an approaching object (looming) reflect different aspects of the behavioral escape response to these stimuli. This lead to propose that the LGs are conforming a microcircuit involved in the decision and execution of the crabs escape response. However, these recordings were not performed simultaneously with the behavioral response, nor in the same individuals. This was due to the high mechanical stability that these recordings demand. On top of that, intracellular recordings do not allow us to record multiple neurons simultaneously, which prevents us from studying the interactions between different LGs in the circuit. To overcome these limitations, we decided to perform tetrode recordings. This methodology has been used extensively on vertebrates for the last few decades, but very little in insects and never in crustaceans. Our first objective was to develop the conditions perform extracellular recordings from neurons in the optic lobes and identify the LGs bases on the response profile to visual stimuli. Amongst the many recorded neurons, we were able to record 2 classes of LG neurons, the MLG2 and BLG2. Besides, another group of giant neurons called LCDCs were also recorded. Within each of these cases the recordings performed on different animals showed coherent spike waveforms and autocorrelograms, which validated the classification based on the visual stimuli response. Next, we adapted this methodology to allow us to record while the animal was performing the behavioral response. We found that both the spontaneous activity and the early response of the MLG2 anticipates the moment of the escae initiation and top escape speed of the animals. We also found that the animals running speed increases the firing rate of these neurons, showing that the MLG2 neurons not only responds to the visual stimuli, but is also dependent on the crab’s own locomotor activity. On the other hand, we found that the BLG2 had a diminished response in the trials in which the animals performed the freezing behavior, indicating that this neuron would be involved in this component of the avoidance response. Summarizing, the methodology developed in this thesis allows to record multiple neurons that are central to the visuo-motor transformations that the brain performs while the animals is performing its scape behavior. These results show the importance of recording the activity of neurons from the brain with the animal intact and behaving.
Citación:
---------- APA ----------
Cámera, Alejandro Gabriel. (2022). Rol de neuronas gigantes de la lóbula durante la ejecución del comportamiento de escape en el cangrejo Neohelice mediante registros extracelulares en animales en movimiento. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7287_Camera
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Cámera, Alejandro Gabriel. "Rol de neuronas gigantes de la lóbula durante la ejecución del comportamiento de escape en el cangrejo Neohelice mediante registros extracelulares en animales en movimiento". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2022.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7287_Camera
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