A neurogênese hipocampal é modulada por muitos fatores que incluem envelhecimento, estresse, enriquecimento ambiental, atividade física e aprendizado. Atividade física voluntária (espontânea) estimula a proliferação celular no giro denteado e facilita a aquisição e/ou retenção de tarefas dependentes do hipocampo, incluindo o Labirinto Aquático de Morris. Embora seja bem estabelecido que o exercício físico regular melhore o desempenho em tarefas de memória e aprendizado, não está claro qual a duração desses benefícios após o final da atividade física. Neste estudo investigamos a relação temporal entre os efeitos benéficos da atividade física associado ao aprendizado de tarefa dependente da função hipocampal, e sua relação com a neurogênese, levando em consideração também o tempo decorrido desde o término da atividade física. Grupos independentes de ratos tiveram acesso a roda de atividade ao longo de 7 dias (Grupo EXE) ou roda bloqueada (Grupo Ñ-EXE) e receberam injeções de BrdU nos últimos 3 dias de exposição roda. Após um INTERVALO de 1, 3 ou 6 semanas após o final da exposição a roda de atividade após o final da exposição a roda de atividade, os animais foram testados no labirinto aquático de Morris, sendo uma parte deles expostos a tarefa de memória operacional espacial, dependente da função hipocampal (H), e outra parte a uma tarefa de busca por uma plataforma visível, independente da função hipocampal (ÑH). Em ambos os casos, o intervalo entre as tentativas (ITI) foi de 10 minutos durante as sessões 1-6 e (virtualmente) zero minutos durante as sessões 7-10. Concluída a tarefa os cérebros foram processados para imuno-histoquímica. Foram feitas imunoistoquímicas para a detecção de Ki-67 (proliferação celular), BrdU, NeuN (para identificar neurónios maduros), e DCX (para identificar imaturo neurônios). Nossos dados suportam a ideia que atividade física voluntária induz um aumento na proliferação celular e na diferenciação neuronal (neurogênese) no giro denteado. A introdução de um período de intervalo entre o final do exercício e a execução da tarefa comportamental causa uma redução significativa na sobrevivência dos novos neurônios, como observado com 1 semana de intervalo em comparação com os animais testados com 6 semanas de intervalo. Em contraste, entretanto, o presente resultado não confirma que esse aumento da neurogênese é acompanhado por melhora na memória espacial, como avaliado por meio da versão que envolve memória operacional no labirinto aquático de Morris. O aprendizado da tarefa do labirinto aquático de Morris, na versão de memória operacional que é dependente do hipocampo, leva a um aumento da sobrevivência dos novos neurônios que foram produzidos no período de exercício, ao passo que o aprendizado da versão independente da tarefa leva a uma redução do número absoluto de novos neurônios / Hippocampal adult neurogenesis is modulated by many factors including age, stress, environmental enrichment, physical exercise and learning. Spontaneous exercise in a running wheel stimulates cell proliferation in the adult dentate gyrus and facilitates acquisition and/or retention of hippocampal-dependent tasks including the Morris water maze. While it is well established that regular physical exercise improves cognitive performance, it is unclear for how long these benefits last after its interruption. In this study, we investigate the temporal relation between exercise-induced benefits associated with learning of a hippocampal-dependent task, this relationship with neurogenesis, considering the time after exercise has ended. Independent groups of rats were given free access to either unlocked (EXE Group) or locked (No-EXE Group) running wheels for 7 days, having received daily injections of BrdU for the last 3 days. The animals were then transferred to standard home cages. After a time period of either 1, 3 or 6 weeks, the animals were tested in the Morris water maze, one of them being exposed to the spatial working memory task dependent on hippocampal function (H) and partly to a task search for a visible platform, independent of hippocampal function (NH). In both cases, the interval between trials (ITI) was 10 minutes during sessions and 1-6 and (virtually) zero minute during the sessions 7-10. After the task brains were processed for immunohistochemistry. Cell proliferation and net neurogenesis were assessed in hippocampal sections using antibodies against BrdU, NeuN (to identify mature neurons), and DCX (to identify immature neurons). Data of the present study confirm that exposure of rats to 7 days of spontaneous wheel running increases cell proliferation and neurogenesis. In contrast, however, the present results did not confirm that this neurogenesis is accompanied by a significant improvement in spatial learning, as evaluated using the working memory version of the Morris’ water maze task. The introduction of a delay period between the end of exercise and cognitive training on the Morris water maze reduces cell survival; the number of new neurons was higher in the EXE1 week delay group as compared to the EXE6 week delay. We showed that learning the Morris water maze in the working memory task dependent on hippocampal function (H) increases the new neurons survival, in contrast, learning hippocampal-independent version of the task decreases number of new neurons

A neurogênese hipocampal é modulada por muitos fatores que incluem envelhecimento, estresse, enriquecimento ambiental, atividade física e aprendizado. Atividade física voluntária (espontânea) estimula a proliferação celular no giro denteado e facilita a aquisição e/ou retenção de tarefas dependentes do hipocampo, incluindo o Labirinto Aquático de Morris. Embora seja bem estabelecido que o exercício físico regular melhore o desempenho em tarefas de memória e aprendizado, não está claro qual a duração desses benefícios após o final da atividade física. Neste estudo investigamos a relação temporal entre os efeitos benéficos da atividade física associado ao aprendizado de tarefa dependente da função hipocampal, e sua relação com a neurogênese, levando em consideração também o tempo decorrido desde o término da atividade física. Grupos independentes de ratos tiveram acesso a roda de atividade ao longo de 7 dias (Grupo EXE) ou roda bloqueada (Grupo Ñ-EXE) e receberam injeções de BrdU nos últimos 3 dias de exposição roda. Após um INTERVALO de 1, 3 ou 6 semanas após o final da exposição a roda de atividade após o final da exposição a roda de atividade, os animais foram testados no labirinto aquático de Morris, sendo uma parte deles expostos a tarefa de memória operacional espacial, dependente da função hipocampal (H), e outra parte a uma tarefa de busca por uma plataforma visível, independente da função hipocampal (ÑH). Em ambos os casos, o intervalo entre as tentativas (ITI) foi de 10 minutos durante as sessões 1-6 e (virtualmente) zero minutos durante as sessões 7-10. Concluída a tarefa os cérebros foram processados para imuno-histoquímica. Foram feitas imunoistoquímicas para a detecção de Ki-67 (proliferação celular), BrdU, NeuN (para identificar neurónios maduros), e DCX (para identificar imaturo neurônios). Nossos dados suportam a ideia que atividade física voluntária induz um aumento na proliferação celular e na diferenciação neuronal (neurogênese) no giro denteado. A introdução de um período de intervalo entre o final do exercício e a execução da tarefa comportamental causa uma redução significativa na sobrevivência dos novos neurônios, como observado com 1 semana de intervalo em comparação com os animais testados com 6 semanas de intervalo. Em contraste, entretanto, o presente resultado não confirma que esse aumento da neurogênese é acompanhado por melhora na memória espacial, como avaliado por meio da versão que envolve memória operacional no labirinto aquático de Morris. O aprendizado da tarefa do labirinto aquático de Morris, na versão de memória operacional que é dependente do hipocampo, leva a um aumento da sobrevivência dos novos neurônios que foram produzidos no período de exercício, ao passo que o aprendizado da versão independente da tarefa leva a uma redução do número absoluto de novos neurônios / Hippocampal adult neurogenesis is modulated by many factors including age, stress, environmental enrichment, physical exercise and learning. Spontaneous exercise in a running wheel stimulates cell proliferation in the adult dentate gyrus and facilitates acquisition and/or retention of hippocampal-dependent tasks including the Morris water maze. While it is well established that regular physical exercise improves cognitive performance, it is unclear for how long these benefits last after its interruption. In this study, we investigate the temporal relation between exercise-induced benefits associated with learning of a hippocampal-dependent task, this relationship with neurogenesis, considering the time after exercise has ended. Independent groups of rats were given free access to either unlocked (EXE Group) or locked (No-EXE Group) running wheels for 7 days, having received daily injections of BrdU for the last 3 days. The animals were then transferred to standard home cages. After a time period of either 1, 3 or 6 weeks, the animals were tested in the Morris water maze, one of them being exposed to the spatial working memory task dependent on hippocampal function (H) and partly to a task search for a visible platform, independent of hippocampal function (NH). In both cases, the interval between trials (ITI) was 10 minutes during sessions and 1-6 and (virtually) zero minute during the sessions 7-10. After the task brains were processed for immunohistochemistry. Cell proliferation and net neurogenesis were assessed in hippocampal sections using antibodies against BrdU, NeuN (to identify mature neurons), and DCX (to identify immature neurons). Data of the present study confirm that exposure of rats to 7 days of spontaneous wheel running increases cell proliferation and neurogenesis. In contrast, however, the present results did not confirm that this neurogenesis is accompanied by a significant improvement in spatial learning, as evaluated using the working memory version of the Morris’ water maze task. The introduction of a delay period between the end of exercise and cognitive training on the Morris water maze reduces cell survival; the number of new neurons was higher in the EXE1 week delay group as compared to the EXE6 week delay. We showed that learning the Morris water maze in the working memory task dependent on hippocampal function (H) increases the new neurons survival, in contrast, learning hippocampal-independent version of the task decreases number of new neurons

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:36:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HindiaelAB.pdf: 2244465 bytes, checksum: b4b49c99d0a214c6b0cf8eb0b870a595 (MD5) Previous issue date: 2009-04-17 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / The ability to predict future rewards or threats is crucial for survival. Recent studies have addressed future event prediction by the hippocampus. Hippocampal neurons exhibit robust selectivity for spatial location. Thus, the activity of hippocampal neurons represents a cognitive map of space during navigation as well as during planning and recall. Spatial selectivity allows the hippocampus to be involved in the formation of spatial and episodic memories, including the sequential ordering of events. On the other hand, the discovery of reverberatory activity in multiple forebrain areas during slow wave and REM sleep underscored the role of sleep on the consolidation of recently acquired memory traces. To this date, there are no studies addressing whether neuronal activity in the hippocampus during sleep can predict regular environmental shifts. The aim of the present study was to investigate the activity of neuronal populations in the hippocampus during sleep sessions intercalated by spatial exploration periods, in which the location of reward changed in a predictable way. To this end, we performed the chronic implantation of 32-channel multielectrode arrays in the CA1 regions of the hippocampus in three male rats of the Wistar strain. In order to activate different neuronal subgroups at each cycle of the task, we exposed the animals to four spatial exploration sessions in a 4-arm elevated maze in which reward was delivered in a single arm per session. Reward location changed regularly at every session in a clockwise manner, traversing all the arms at the end of the daily recordings. Animals were recorded from 2-12 consecutive days. During spatial exploration of the 4-arm elevated maze, 67,5% of the recorded neurons showed firing rate differences across the maze arms. Furthermore, an average of 42% of the neurons showed increased correlation (R>0.3) between neuronal pairs in each arm. This allowed us to sort representative neuronal subgroups for each maze arm, and to analyze the activity of these subgroups across sleep sessions. We found that neuronal subgroups sorted by firing rate differences during spatial exploration sustained these differences across sleep sessions. This was not the case with neuronal subgroups sorted according to synchrony (correlation). In addition, the correlation levels between sleep sessions and waking patterns sampled in each arm were larger for the entire population of neurons than for the rate or synchrony subgroups. Neuronal activity during sleep of the entire neuronal population or subgroups did not show different correlations among the four arm mazes. On the other hand, we verified that neuronal activity during pre-exploration sleep sessions was significantly more similar to the activity patterns of the target arm than neuronal activity during pre-exploration sleep sessions. In other words, neuronal activity during sleep that precedes the task reflects more strongly the location of reward than neuronal activity during sleep that follows the task. Our results suggest that neuronal activity during sleep can predict regular environmental changes / A capacidade de prever amea?as ou recompensas futuras ? crucial para a sobreviv?ncia. Estudos recentes t?m investigado a predi??o de eventos futuros pelo hipocampo. Neur?nios hipocampais exibem robusta seletividade para localiza??o do animal no espa?o. Assim, a atividade desses neur?nios representa um mapa cognitivo do espa?o durante a navega??o e tamb?m durante o planejamento ou retrospectiva de navega??o. Tal seletividade permite o envolvimento do hipocampo na forma??o de mem?rias espaciais e epis?dicas, incluindo o ordenamento de eventos sequenciais. Por outro lado, a descoberta de atividade reverberante em m?ltiplas ?reas cerebrais durante os sonos de ondas lentas e REM revela o papel do sono na consolida??o de tra?os de mem?ria rec?m adquiridos na vig?lia. At? o momento, n?o h? estudos investigando se a atividade de neur?nios hipocampais durante o sono pode prever mudan?as ambientais regulares. O objetivo deste estudo foi analisar a atividade de popula??es de neur?nios hipocampais durante sess?es de sono intercaladas por explora??o espacial, em que a localiza??o da recompensa muda de forma previs?vel a cada bloco da tarefa. Para isso, realizamos o implante cr?nico de uma matriz de 32 eletrodos na regi?o de CA1 do hipocampo em tr?s ratos machos da linhagem Wistar. Com a inten??o de induzir a atividade de diferentes subgrupos de neur?nios a cada ciclo de tarefa, submetemos os animais a quatro blocos de explora??o espacial de um labirinto em cruz em que a recompensa era oferecida apenas em um bra?o a cada bloco. A localiza??o da recompensa mudava a cada bloco, percorrendo todos os bra?os ao final da sess?o di?ria. Os animais foram registrados por 2-12 dias consecutivos. Durante a explora??o do labirinto em cruz, 67,5% dos neur?nios registrados apresentaram diferen?as de taxas de disparo entre os quatro bra?os do labirinto. Al?m disso, em m?dia, 42% dos neur?nios apresentaram grau elevado de sincronia entre pares neuronais (R>0,3) em cada bra?o. Isso nos permitiu selecionar subgrupos de neur?nios representativos para cada bra?o do labirinto e analisar a atividade desses subgrupos durante as sess?es de sono. Observamos que os subgrupos de neur?nios selecionados por diferen?as na taxa de disparo durante explora??o dos bra?os mant?m as taxas de disparo diferenciadas nas sess?es de sono. O mesmo n?o ocorre para subgrupos selecionados por sincronia. Al?m disso, os n?veis de similaridade das sess?es de sono com os padr?es de cada bra?o foram maiores usando toda a popula??o de neur?nios, do que usando subpopula??es selecionadas por taxa ou sincronia. A atividade da popula??o, ou de subpopula??es, de neur?nios hipocampais durante as sess?es de sono n?o apresentou similaridade diferente entre os quatro bra?os do labirinto em cruz. Entretanto, verificamos que as sess?es de sono pr?-explora??o apresentam maiores n?veis de similaridade com a atividade do bra?o alvo do que as sess?es de sono p?s-explora??o. Ou seja, a atividade neural do sono que antecede a tarefa reflete mais fortemente a localiza??o da recompensa do que a atividade do sono subsequente a tarefa. Nossos resultados sugerem que a atividade neural durante o sono pode prever mudan?as ambientais regulares.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:36:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AlexsandroLDO.pdf: 329212 bytes, checksum: 72e9f94d5f2af1bff3f6180d3b9b5aa7 (MD5) Previous issue date: 2007-09-20 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Timeplace learning is the capacity of organisms to associate both space and time with a biological relevant stimulus such as food. Experiments are usually done with food restricted animals due to the belief that food system activation is necessary for timeplace learning. Another line of thought suggest that, in addition to food system activation, response cost should be increased to effectively allow timeplace discrimination. The purpose of this experiment was to test whether a complex environment, which presumably implied in a heightened response cost, would facilitate timeplace association in satiated rats using a highly palatable food as reward. Nine rats were trained in a timeplace task for 30 nonconsecutive days. A large experimental box (1x1m) divided in four compartments was used. To access each compartment the animal had to overcome a series of obstacles such as ramps, staircases and mazes. Two feeders localized in opposite compartments were rewarded with sunflower seeds in two daily sessions. One feeder offered the reward during the morning sessions while the second feeder in afternoon sessions. After the 15th day of training, the animals began to show a preference for the correct feeder during the correct time of day expressed by increased frequency of visits as well as lower latency to access the feeders. These results suggest that satiated animals are also capable of learning a timespace task as far as the experimental context is complex enough to result in a higher response cost / O aprendizado espacialtemporal ? a capacidade dos organismos em associar espa?o e tempo com um est?mulo biologicamente relevante, tal como a comida. Experimentos geralmente s?o feitos com animais em restri??o alimentar, devido acreditarse que a ativa??o do sistema alimentar ? necess?ria para a mem?ria espacialtemporal. Outra linha de pensamento sugere que, em conjunto com a ativa??o do sistema alimentar, o custo de resposta deve ser aumentado para efetivamente permitirse a discrimina??o espa?otempo. O prop?sito desta experi?ncia foi testar se um ambiente complexo, presumivelmente implicando num aumento do custo de resposta, poderia facilitar a associa??o espa?otempo em animais saciados, utilizando um alimento altamente palat?vel como recompensa. Nove ratos foram treinados em uma tarefa espacialtemporal por 30 dias n?oconsecutivos. Uma caixa experimental grande (1m x 1m x 0,5m) dividida em quatro compartimentos foi utilizada. Para acessar cada compartimento o animal tinha que vencer uma s?rie de obst?culos, tais como rampas, escadas e labirintos. Dois comedouros localizados em compartimentos opostos forneciam sementes de girassol como recompensa em duas sess?es di?rias. Um comedouro ofereceu recompensa durante as sess?es matutinas enquanto o segundo comedouro ofereceu recompensa durante as sess?es vespertinas. Depois do 15? dia de treino, os animais come?aram a demonstrar uma prefer?ncia pelo comedouro correto na hora correta do dia, expressa tanto pelo aumento na freq??ncia de visitas quanto na diminui??o da lat?ncia para acessar o comedouro correto. Estes resultados sugerem que animais saciados tamb?m s?o capazes de aprender uma tarefa espacialtemporal, desde que o contexto experimental seja complexo o bastante para resultar num custo de resposta mais alto