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Acoplamiento local y desacoplamiento de largo rango caracterizan a la actividad gamma (30-100 Hz) cortical durante el sueño REM Matías Cavelli 1 , Giovanna Zoccoli 2 , Alessandro Silvani 2 , Santiago Castro-Zaballa 1 , Natalia Schwarzkopf 1 , Joaquín Gonzalez 1 , Alejandra Mondino 1 , Noelia Santana 1 , Atilio Falconi 1 y Pablo Torterolo 1 1 Laboratorio de Neurobiología del Sueño, Departamento de Fisiología, Facultad de Medicina, Universidad de la República, Montevideo, Uruguay. 2 Department of Biomedical and Neuromotor Sciences Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, Bologna, Italy Introduction A las oscilaciones del EEG que se observan en el rango de frecuencia de 30 a 100 Hz se le denomina actividad u oscilaciones gamma. Las oscilaciones gamma se encuentran fuertemente vinculadas a las funciones cognitivas e incluso se postula que la coherencia gamma entre áreas distantes de la corteza es un correlato neural de la percepción unificada y consciente. Utilizando los análisis de potencia y coherencia espectral electroencefalográfica entre áreas cerebrales, como índices de sincronización local y de largo rango, respectivamente; mostramos en 3 modelos animales (gato, rata y ratón) que, durante el sREM, a pesar de presentar actividad gamma local similar a la vigilia, existe un desacople entre sitios neocorticales distantes a esta frecuencia. Parcialmente financiado por: ANII, CSIC, Pedeciba and SUB (Uruguay) Figura 3. Promedios de la potencia, coherencia y la relación normalizada durante la vigilia y el sueño. El promedio de la potencia global (MGP) se calculo promediando la potencia registrada en cada electrodo para cada animal y cada estado comportamental. El promedio de la coherencia global (MGC) se calculo promediando la coherencia de todas las combinaciones posibles de electrodos para cada animal y cada estado comportamental. La relación normalizada entre la MGP y MGC se calculo primero normalizando los datos en relación al máximo valor registrado entre los valores promedios de cada estado comportamental para cada animal, para luego calcular su relación MGP/MGC. Los datos se obtuvieron de 6 gatos, 19 ratas y 6 ratones. Los valores representan la media ± error estándar. La significación estadística: * p <0.05 para todos los pares de comparaciones del “post hoc”; ANOVA de medidas repetidas y “post hoc” de Bonferroni. Conclusión. Durante el sREM, a pesar de tener un EEG localmente activado, existe un desacople de la actividad gamma de frecuencias entre áreas de la neocorteza. Por tanto, las interacciones funcionales entre áreas corticales distantes, que son fundamentales para las funciones cognitivas, son diferentes durante la vigilia y el sREM. Dado que este acoplamiento y desacoplamiento de corto y largo alcance entre áreas corticales, se observan en felinos, roedores y también en humanos, consideramos que este es un rasgo característico y conservado del sREM en mamíferos. 0 50 100 150 200 MGP (μV 2 / Hz) 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 MGC Coherencia 0 0,5 1 1,5 2 MGP / MGC Relación Normalizada * * * 0 10 20 30 40 50 60 0 0,2 0,4 0,6 0,8 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 MGP (μV / Hz) MGC MGP / MGC * * * Gato (N=6) Rata (N=19) 0 50 100 150 200 250 300 0 0,2 0,4 0,6 0,8 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 Vigilia sueño NREM sueño REM MGP (μV / Hz) MGC MGP / MGC * * * Raton (N=6) Figura 1. Dinámica de la coherencia gamma durante la vigilia y el sueño. A, Espectrograma (0,1 a 20 Hz). B Potencia Total Normalizada (NTP). C, Coherencia Normalizada (N Coher). D, Diferencia NTP-NCoher. Izquiera: Gato; derecha: Rata. Pf: prefrontal; Pp: parietal posterior: S1 somatosensorial primaria; V1: visual primaria. Gato Rata Figura 2. Coherencia y potencia gamma durante las transiciones del sREM. A. Los gráficos representan la media ± error estándar de la coherencia-z’ y TP (30-48 y 52-100 Hz) de 25 transiciones de entrada al sREM. B, gráficos de transición de salida del sREM. Grupo de la izquierda: gato, derecha: rata. Gráficos superiores: coherencia z’. Gráficos inferiores potencia total . Vigilia Sueño NREM Sueño REM Gato Rata Figura 4. Representación esquemática de la sincronización gamma de corto y largo rango durante la vigilia, el sNREM y el sREM. Los círculos pequeños representan neuronas mientras que los círculos grandes representan las áreas de la corteza donde estas neuronas trabajan. Los colores en las neuronas representan los estados comportamentales del sujeto (azul = vigilia, verde = sueño lento y rojo = sueño REM) y los vínculos entre los círculos representan la sincronización gamma en un momento particular. Power

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  • Acoplamiento local y desacoplamiento de largo rango

    caracterizan a la actividad gamma (30-100 Hz)

    cortical durante el sueño REM

    Matías Cavelli1, Giovanna Zoccoli2, Alessandro Silvani2, Santiago Castro-Zaballa1, Natalia Schwarzkopf1, Joaquín

    Gonzalez1, Alejandra Mondino1, Noelia Santana1, Atilio Falconi1 y Pablo Torterolo1

    1 Laboratorio de Neurobiología del Sueño, Departamento de Fisiología, Facultad de Medicina, Universidad de la República, Montevideo, Uruguay.

    2 Department of Biomedical and Neuromotor Sciences Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, Bologna, Italy

    Introduction

    A las oscilaciones del EEG

    que se observan en el rango de

    frecuencia de 30 a 100 Hz se le

    denomina actividad u

    oscilaciones gamma. Las

    oscilaciones gamma se

    encuentran fuertemente

    vinculadas a las funciones

    cognitivas e incluso se postula

    que la coherencia gamma entre

    áreas distantes de la corteza es

    un correlato neural de la

    percepción unificada y

    consciente.

    Utilizando los análisis de

    potencia y coherencia espectral

    electroencefalográfica entre

    áreas cerebrales, como índices

    de sincronización local y de

    largo rango, respectivamente;

    mostramos en 3 modelos

    animales (gato, rata y ratón)

    que, durante el sREM, a pesar

    de presentar actividad gamma

    local similar a la vigilia, existe

    un desacople entre sitios

    neocorticales distantes a esta

    frecuencia.

    Parcialmente financiado por: ANII, CSIC, Pedeciba and SUB (Uruguay)

    Figura 3. Promedios de la potencia,

    coherencia y la relación normalizada

    durante la vigilia y el sueño. El

    promedio de la potencia global (MGP)

    se calculo promediando la potencia

    registrada en cada electrodo para cada

    animal y cada estado comportamental.

    El promedio de la coherencia global

    (MGC) se calculo promediando la

    coherencia de todas las combinaciones

    posibles de electrodos para cada animal

    y cada estado comportamental. La

    relación normalizada entre la MGP y

    MGC se calculo primero normalizando

    los datos en relación al máximo valor

    registrado entre los valores promedios

    de cada estado comportamental para

    cada animal, para luego calcular su

    relación MGP/MGC. Los datos se

    obtuvieron de 6 gatos, 19 ratas y 6

    ratones. Los valores representan la

    media ± error estándar. La significación

    estadística: * p