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Si us plau utilitzeu sempre aquest identificador per citar o enllaçar aquest document: https://hdl.handle.net/2445/54237
Dynamics of spontaneous activity in the cerebral cortex across brain states
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Resum
[spa] La actividad espontánea en la corteza cerebral cambia en diferentes estados cerebrales. Durante estados desincronizados (e.g. estado de vigilia, sueño MOR), las poblaciones de neuronas en los potenciales de acción en una manera aparentemente estocástica y no correlacionada. Por el contrario, durante estados sincronizados (e.g. sueño de ondas lentas, anestesia) las neuronas corticales muestran la alternancia entre periodos de reposo (DOWN) y los períodos de actividad (UP) de manera coherente a través de las capas corticales. En los últimos años, ha emergido la visión de que los estados cerebrales no están definidos en categorías discretas, sino que forman un continuo de estados posibles. En esta tesis, nos dirigimos a tres preguntas principales con respecto a este fenómeno: ¿Cómo es la actividad oscilatoria a altas frecuencias (10-100 Hz) distribuída a través de las capas de la neocorteza durante los períodos UP? ¿Cuáles son los mecanismos que subyacen a la dinámica UP y DOWN en el neocórtex in vivo? ¿Cómo se determinan los estados cerebrales estadísticas de actividad espontánea cortical? En primer lugar, analizamos registros de potencial de campo local en la corteza visual in vivo y caracterizamos el perfil laminar de actividad oscilatoria rápida durante los estados UP, que mostraron en general propiedades espectrales similares a través de las distintas capas, pero generadas de forma independiente en dos compartimentos distintos determinados por capas corticales superficiales y profundas. Con el fin de explorar si este perfil laminar de la actividad oscilatoria rápida es generada intrínsecamente por los circuitos corticales o por inputs externos, se realizaron registros de potencial de campo local en rebanadas corticales espontáneamente activas in vitro. Mediante la manipulación farmacológica in vitro, se concluyó que la excitabilidad neuronal puede controlar los acoplamientos entre capas y dinámica oscilatoria en los circuitos corticales. En segundo lugar, realizamos un análisis cuantitativo de la dinámica UP y DOWN in vivo mediante el análisis de registros corticales múltiples de una sola unidad durante estados sincronizados. El punto de vista clásico sobre las causas de esta dinámica durante los estados sincronizados implica un mecanismo de "fatiga" o proceso de adaptación (e.g. adaptación de frecuencia disparo o depresión sináptica), pero los resultados que observamos resultan inconsistentes con un papel dominante de este mecanismo. Utilizando un enfoque de modelado de baja dimensión, propusimos un modelo que muestra dinámica UP y DOWN, en la que biestabilidad se puede conseguir a tasas de descarga arbitrariamente bajas. Con este modelo hemos explorado el papel y la interacción de la adaptación y las fluctuaciones externas en la conformación de las estadísticas de la dinámica del estado UP y DOWN, y determinamos un régimen de adaptación débil pero con fluctuaciones fuertes es necesario para reproducir cualitativamente la estadística de los datos experimentales. Por último, transiciones espontáneas entre estados sincronizados (con la dinámica del estado UP y DOWN) y estados desincronizados (con los períodos DOWN esporádicos o ausentes) son observables bajo la influencia del anestésico uretano, y estas transiciones se asemejan a las observadas a partir de ondas lentas de los estados de sueño REM. Investigando registros múltiples de una sola unidad durante estas transiciones, encontramos que la estadísticas de la dinámica UP y DOWN está determinada en gran medida por el estado del cerebro de forma continua, de manera consistente a través de experimentos y áreas corticales. Esto limita los posibles mecanismos corticales modulados durante las transiciones entre estados desincronizados y sincronizados, tal como lo revela el uso de un modelo de baja dimensión.
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JERCOG, Daniel alejandro. Dynamics of spontaneous activity in the cerebral cortex across brain states. [consulta: 12 de desembre de 2025]. [Disponible a: https://hdl.handle.net/2445/54237]