Estudo computacional das interações hipocampo-córtico-talâmicas: simulando padrões de plasticidade sináptica e atividade oscilatória

Resumo

O sistema triangular envolvendo hipocampo, córtex pré-frontal (CPF) e tálamo límbico está relacionado, em seu funcionamento saudável, com a memória de trabalho e a alternância entre estados de consciência. Disfunções nesse circuito podem culminar em doenças psiquiátricas, déficits cognitivos, e amplificação de crises epilépticas. Construir um modelo computacional desse circuito é o objetivo do projeto. Pretende-se, mais especificamente, submeter o modelo a diferentes protocolos de estimulação hipocampal indutores de plasticidade sináptica, e analisar a atividade global das sub-redes corticais. Poderemos, assim, explorar de que maneira a plasticidade sináptica hipocampo-CPF se reflete em mudanças nas oscilações tálamo-corticais, sejam essas mudanças funcionais ou disfuncionais. O modelo conterá detalhes estruturais da microcircuitaria cortical, incluindo neurônios excitatórios e inibitórios arranjados em camadas, e distribuição laminar de neurônios e conexões sinápticas definida a partir da literatura experimental. Por sua vez, o tálamo será representado por uma rede genérica de neurônios excitatórios, e as entradas hipocampais serão representadas por trens de disparos com frequências biologicamente relevantes. Uma vez construído, o modelo computacional poderá ser submetido a danos estruturais e funcionais (e.g., lesões hipocampais, e hipofunção de interneurônios pré-frontais) que procurem reproduzir dados experimentais pré-clínicos. O diálogo computacional-experimental se dará em estreita colaboração com um grupo de pesquisa em neurofisiologia (Dr. Lézio Bueno Soares Júnior e Prof. Dr. João Pereira Leite, FMRP-USP), cujos recentes achados eletrofisiológicos são passíveis de exploração in silico. Esperamos, com tal colaboração, enriquecer a discussão de dados neurobiológicos e subsidiar a concepção de futuros experimentos in vivo, em conformidade com tendências internacionais em neurociências. (AU)