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Previous issue date: 2013-08-27 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Processing in the visual system starts in the retina. Its complex network of cells
with different properties enables for parallel encoding and transmission of visual
information to the lateral geniculate nucleus (LGN) and to the cortex. In the retina, it
has been shown that responses are often accompanied by fast synchronous oscillations
(30 - 90 Hz) in a stimulus-dependent manner. Studies in the frog, rabbit, cat and
monkey, have shown strong oscillatory responses to large stimuli which probably
encode global stimulus properties, such as size and continuity (Neuenschwander and
Singer, 1996; Ishikane et al., 2005). Moreover, simultaneous recordings from different
levels in the visual system have demonstrated that the oscillatory patterning of retinal
ganglion cell responses are transmitted to the cortex via the LGN (Castelo-Branco et al.,
1998). Overall these results suggest that feedforward synchronous oscillations
contribute to visual encoding.
In the present study on the LGN of the anesthetized cat, we further investigate
the role of retinal oscillations in visual processing by applying complex stimuli, such as
natural visual scenes, light spots of varying size and contrast, and flickering
checkerboards. This is a necessary step for understanding encoding mechanisms in
more naturalistic conditions, as currently most data on retinal oscillations have been
limited to simple, flashed and stationary stimuli. Correlation analysis of spiking
responses confirmed previous results showing that oscillatory responses in the retina
(observed here from the LGN responses) largely depend on the size and stationarity of
the stimulus. For natural scenes (gray-level and binary movies) oscillations appeared
only for brief moments probably when receptive fields were dominated by large
continuous, flat-contrast surfaces. Moreover, oscillatory responses to a circle stimulus
could be broken with an annular mask indicating that synchronization arises from
relatively local interactions among populations of activated cells in the retina.
A surprising finding in this study was that retinal oscillations are highly
dependent on halothane anesthesia levels. In the absence of halothane, oscillatory
activity vanished independent of the characteristics of the stimuli. The same results
were obtained for isoflurane, which has similar pharmacological properties. These new
and unexpected findings question whether feedfoward oscillations in the early visual
system are simply due to an imbalance between excitation and inhibition in the retinal
networks generated by the halogenated anesthetics. Further studies in awake behaving
animals are necessary to extend these conclusions / O processamento da informa??o visual se inicia na retina. A sua complexa rede
de c?lulas com diferentes propriedades permite que a informa??o visual seja codificada
em canais paralelos e transmitida para o n?cleo geniculado lateral (LGN) e o c?rtex.
Na retina, tais respostas est?o frequentemente acompanhadas por oscila??es
sincronizadas de alta frequ?ncia (30 90 Hz) em uma maneira dependente do est?mulo.
Como demonstrado em estudos na r?, coelho, gato e macaco, respostas oscilat?rias
ocorrem em geral a est?mulos relativamente grandes, podendo codificar propriedades
globais do est?mulo como o tamanho e continuidade (Neuenschwander and Singer,
1996; Ishikane et al., 2005). Al?m disso, registros simult?neos em diferentes n?veis do
sistema visual t?m mostrado que o padr?o de oscila??o nas c?lulas ganglionares
retinianas ? transmitido para o c?rtex visual via LGN (Castelo-Branco et al., 1998). De
uma forma geral, esses resultados sugerem que oscila??es sincronizadas em uma
maneira feedforward s?o importantes na codifica??o da informa??o visual.
No presente estudo feito no LGN de gatos anestesiados, investigamos o papel
das oscila??es retinianas no processamento de informa??o visual atrav?s da
apresenta??o de est?mulos complexos, como cenas naturais, pixels aleat?rios no tempo
e espa?o, al?m de grades em movimento. Esse ? um importante passo para o
entendimento de mecanismos de codifica??o em condi??es naturais, j? que grande
parte dos estudos que investigaram o papel de oscila??es retinianas utilizaram-se de
est?mulos simples e estacion?rios. An?lises de correla??o de respostas neuronais
(spiking responses) confirmaram resultados pr?vios mostrando que respostas
oscilat?rias na retina (observadas aqui a partir de registros no LGN) dependem do
tamanho e estacionariedade do est?mulo. Para filmes de cenas naturais (em escala de
cinza e preto e branco) oscila??es apareceram apenas por breves momentos
provavelmente quando os campos receptores foram dominados por padr?es extensos e
cont?nuos (para ambas as escalas). As atividades oscilat?rias parecem ser dependentes
de uma massa cr?tica de c?lulas ativadas sugerindo que esse padr?o regular de
atividade surge atrav?s de intera??es horizontais na retina.
Nossos resultados mostram, al?m disto, que surpreendentemente oscila??es da
retina no gato s?o dependentes da anestesia mediada por halotano. Na aus?ncia deste,
atividades oscilat?rias estiveram ausentes independentemente das caracter?sticas dos
est?mulos visuais. Resultados semelhantes foram obtidos para o isoflurano, anest?sico
com propriedades farmacol?gicas similares. Esse novo e inesperado resultado nos faz
questionar se oscila??es feedforward no sistema visual n?o seriam resultado de um
desequil?brio entre correntes de excita??o e inibi??o nas redes retinianas gerado pelos
anest?sicos halogenados. Experimentos futuros em animais acordados ser?o
necess?rios para confirmar essas conclus?es
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufrn.br:123456789/17028 |
| Date | 27 August 2013 |
| Creators | Freitag, F?bio Batista |
| Contributors | CPF:45548927604, http://lattes.cnpq.br/9217956361436464, Tort, Adriano Bretanha Lopes, CPF:96602767020, http://lattes.cnpq.br/3181888189086405, Baron, Jerome Paul Armand Laurent, CPF:01569268657, Neuenschwander, Sergio |
| Publisher | Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Programa de P?s-Gradua??o em Neurociencias, UFRN, BR, Neurobiologia Celular e Molecular; Neurobiologia de Sistemas e Cogni??o; Neurocomputa??o Neuroengen |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFRN, instname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte, instacron:UFRN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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