Manipulação optogenética de circuitos olfatórios

Resumo

Mamíferos são capazes de detectar e responder a uma série de estímulos sensoriais presentes no ambiente. A informação sensorial é detectada por células especializadas na periferia e é transportada para o cérebro, onde ela será representada através de um padrão coerente de atividade neural. Um importante sistema sensorial é o olfatório, especializado na detecção de odores que podem fornecer uma série de informações, como a presença e qualidade da comida, a presença de possíveis parceiros sexuais bem como seu estado fértil e a presença de ameaças. Sabe-se que odores são capazes de modular uma ampla gama de comportamentos através dos diferentes subsistemas olfatórios. A modulação de comportamentos instintivos se dá principalmente através da detecção de estímulos pelo órgão vomeronasal (VNO) e da subsequente ativação de vias neurais associadas a este órgão. Apesar do papel vital desempenhado por odores detectados pelo VNO na modulação de comportamentos instintivos, pouco se sabe sobre como estes estímulos são representados no cérebro. No projeto principal relacionado a esta proposta investigamos como uma série de odores capazes de deflagrar respostas instintivas são representadas no cérebro. Notamos que odores de predadores produzem forte ativação do VNO e das vias neurais associadas. Além disso, mostramos que o núcleo ventromedial do hipotálamo (VMH) abriga um mapa neural. Este mapa contrasta com as descrições prévias da organização deste núcleo, que indicavam uma zona 'social' e uma 'defensiva', e ele não reflete a saída comportamental do animal. De fato, encontramos uma população de neurônios ativada por estímulos defensivos dentro do que era considerada a zona 'social'. Estes resultados foram enviados para publicação na revista Cell, onde os revisores pediram experimentos adicionais realizando a manipulação funcional destas células. Para alcançar este objetivo e ampliar nosso conhecimento sobre a organização deste mapa, resolvemos recorrer a optogenética para manipular com resolução temporal e celular estes neurônios. Pretendemos realizar a ativação e inativação de diferentes populações de células do VMH, utilizando linhagens de camundongos contendo a Cre-recombinase tendo sua expressão dirigida por promotores de genes marcadores das subpopulações do VMH. Esses animais serão infectados com vírus contendo o gene da canal-rodopsina 2 (ativação) ou da halorodopsina (inativação) e serão submetidos a fotoestimulação com fibra-óptica. Os animais passarão por diferentes ensaios comportamentais para melhor compreendermos o papel de cada uma das subpopulações do VMH na modulação de comportamentos. Realizaremos também análises post-hoc para garantir os locais de infecção bem como quais células foram efetivamente ativadas ou inibidas. Os resultados destes experimentos serão fundamentais para a compreensão de como estímulos que desencadeiam comportamentos instintivos são representados no cérebro. (AU)