Estudo da eletrocomunicação em Gymnotus carapo e Gnathothonemus petersii livres por tempos longos mediante protocolos realistas de estimulação

Autor(es)

Caroline Garcia Forlim

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Paulo.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Física (IF/SBI)
• Data de defesa: 2013-12-12

Membros da banca

Reynaldo Daniel Pinto; Angel Ariel Caputi Cavalli; Carla Goldman; Leonardo Paulo Maia; Coraci Pereira Malta

• Orientador: Reynaldo Daniel Pinto

Resumo

A bioeletrogenese tem atraído a atenção da ciência desde a antiguidade. Capazes de produzir campos elétricos e também de sentir estes campos, os peixes elétricos pulsadores de campo fraco são um modelo de estudo praticamente com características únicas em neuroetologia, ja que permitem ao experimentador medir de maneira não invasiva os sinais espaco-temporais envolvidos em pelo menos duas capacidades complexas do sistema nervoso do animal: a eletrolocalizacao (em que e produzida uma imagem elétrica das proximidades) e a eletrocomunicacao (em que os padrões de pulsos são usados para identificar conspecificos, seu sexo, tamanho, resolver disputas de território, etc). Entretanto, como os pulsos geralmente são idênticos em indivíduos de uma mesma espécie e a amplitude do sinal medido depende da distancia dos animais aos eletrodos usados, experimentos com animais livres para se movimentar são muito difíceis de realizar, mais ainda experimentos com mais de um animal interagindo. Por isso, na maioria dos trabalhos encontrados na literatura o comportamento elétrico dos animais e registrado durante curtos intervalos de tempo em que seus movimentos eram bastante restritos ou limitados a agua bem rasa. Além disso, os estímulos eram geralmente compostos por pulsos quadrados ou períodos senoidais apresentados a intervalos regulares. Os protocolos experimentais usados eram sempre unidirecionais, ou seja, não dependiam nem se adaptavam a atividade dos peixes. Para lidar com estas limitações, que acreditamos tornarem o comportamento dos animais muito diferente do que ocorre na natureza, desenvolvemos aparatos experimentais para registrar e estudar o comportamento elétrico e motor de peixes elétricos pulsadores nadando livremente por longos períodos de tempo e que podem ser facilmente adaptados para o estudo de diversas espécies. Utilizamos técnicas de interação em tempo real entre computadores e sistema nervoso vivo, adaptado de protocolos do tipo dynamic clamp, para produzir estímulos elétricos realistas e também estímulos luminosos. Mostramos protocolos de estimulação clássicos unidirecionais bem como bidirecionais, dependentes da atividade dos animais. Aplicamos técnicas de analise de dados baseadas na teoria da informação que permitiram associar a entropia da serie de pulsos do órgão elétrico a movimentação do animal. Aplicamos estes aparatos e técnicas para estudar peixes elétricos de campo fraco de espécies que pertencem a ordens diferentes e, portanto, são o resultado de historias evolutivas distintas: o peixe sul americano G. carapo, da ordem dos Gymnotiformes e o peixe africano G. petersii, da ordem dos Mormyriformes. Obtivemos evidencias de comunicação dos animais e estudamos quais os padrões mais prováveis de disparo em diferentes condições. Uma das espécies apresentou um longo transiente quando exposta a um novo ambiente, evidenciando que as técnicas tradicionais de restringir periodicamente o movimento do peixe não são adequadas para o estudo do comportamento desta espécie. Nossos resultados apresentaram varias evidencias de que os animais são capazes de distinguir estímulos realistas (gravados de conspecificos), de estímulos aleatórios com propriedades estatísticas semelhantes e que há 2 valores de echo response validando a necessidade dos métodos de estimulo desenvolvidos. Também pudemos mostrar que protocolos de estimulação em tempo real bidirecionais, são mais efetivos em interagir com o código do peixe quando comparados com os protocolos unidirecionais tradicionais e que os animais são capazes de aprender a controlar seu comportamento motor e também sua frequência de disparo para evitar estímulos indesejados. (AU)

• Processo FAPESP: 08/06529-5 - Eletrocomunicação em peixes elétricos de campo fraco da espécie Gymnotus carapo - uma aplicação da Teoria da Informação
• Beneficiário: Caroline Garcia Forlim
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado