Alterações morfofuncionais no complexo basolateral da amígdala e regiões adjacentes de ratos wistar audiogênicos

Epilepsia é uma desordem do cérebro caracterizada por uma predisposição permanente à geração de crises epilépticas e pelas consequências neurobiológicas, cognitivas, psicológicas e sociais dessa condição. Importante parcela da população pode desenvolver um quadro de ocorrência de crises espontâneas recorrentes acompanhado por comorbidades neuropsiquiátricas como ansiedade, depressão, psicose, e déficits de aprendizagem e memória, alguns casos sem causa metabólica ou estrutural aparente. Muitas condições epilépticas tem etiologia genética. A maioria dos estudos sobre comorbidades associadas à epilepsia encontram relação entre a recorrência de crises e o nível de comprometimento neuropsiquiátrico, não averiguando a possibilidade de tais comorbidades, especialmente nos casos de epilepsia de etiologia genética, provirem de uma pré-disposição a desenvolve-las, além da predisposição ao ictus. Os ratos Wistar audiogênicos (WAR) constituem um modelo animal, geneticamente selecionado, de crises reflexas audiogênicas desencadeadas por estímulo sonoro de alta intensidade, apresentando crises tônicoclônicas generalizadas tronco-encefálicas quando estimulados esporadicamente, e crises mioclônicas prosencefálicas quando estimulados repetidas vezes (abrasamento audiogênico). O colículo inferior é o foco epileptogênico responsável pelo início das crises audiogênicas. A amígdala basolateral (ABL), reconhecidamente importante para o processamento emocional em ratos e humanos, é fundamental para o recrutamento de estruturas límbicas temporais como o hipocampo e o córtex, integrando o circuito epileptogênico frente a alta recorrência das crises induzidas, por apresentar uma pré-disposição peculiar de seus circuitos ao recrutamento por pós-descargas ictais provenientes do tronco. Por outro lado, o circuito estriado-nigro-tectal, importante para o processamento sensório-motor em ratos e humanos, modula a susceptibilidade audiogênica e a gravidade das crises reflexas. O caudado-putamen (CPu) e a ABL possuem neurônios responsivos à estimulação acústica não-convulsiva com latência e dinâmica de resposta evocada similares. Além da predisposição ao hiper-sincronismo da via acústico-límbica, WARs não-abrasados são mais susceptíveis a outros estímulos convulsivos de natureza elétrica ou farmacológica, evidenciando comprometimento generalizado dos sistemas colinérgico e GABAérgico cerebrais. Possuem desenvolvimento orgânico alterado, apresentando menor peso, eixo hipotálamo-pituitária-adrenal hiper-responsivo e disfunção cardíaca. WARs não-abrasados apresentam também comportamento exploratório de novos contextos alterado, mostrando comprometimento motor/emocional. É comum pacientes com epilepsia apresentarem hipotrofia ou hipertrofia de regiões cerebrais. Com uso da técnica de registro eletrofisiológico profundo multi-unitário multi-eletrodo aferimos a atividade unitária espontânea e o número de disparos das respostas evocadas por pulsos sonoros não-convulsivos de neurônios da ABL e do CPu de ratos Wistar audiogênicos e resistentes machos adultos não-abrasados anestesiados, em busca de alterações inatas do processamento de informação por estas estruturas. Com uso da técnica de imageamento longitudinal não-invasivo por ressonância magnética medimos o volume cerebral total, a espessura do córtex auditivo terciário e a altura e largura dos colículos inferiores em machos e fêmeas com 7, 14, 21, 28, 42 e 70 dias de idade para investigar o desenvolvimento do cérebro de WARs e a existência de alterações morfométricas que se relacionem com o quadro de susceptibilidade audiogênica. Após os registros eletrofisiológicos e a classificação dos formatos de onda, foram identificados e agrupados neurônios com dinâmicas temporais de atividade evocada características, categorizadas a partir da latência, duração, sustentabilidade ou não das respostas. As variáveis número de bins com resposta evocada significativamente acima da linha de base, número de disparos por bin, número de disparos por janela de tempo pós o início do estímulo, e a média de disparos espontâneos por bin foram analisadas intra e entre as linhagens. No CPU de WARs, neurônios de latência curta e dinâmica transitória apresentaram resposta mais duradoura, atraso no pico de atividade evocada e atividade espontânea similar aos ratos resistentes; neurônios de latência curta e dinâmica transitória seguida de disparos tardios responderam por menos tempo, com menor número de disparos imediatamente frente o estímulo e apresentaram atividade espontânea menor; não verificou-se diferença significativa na duração das respostas, no número de disparos evocados, nem na atividade espontânea de neurônios de latência curta e dinâmica sustentada do CPu. Células com dinâmica sustentada da ABL de WARs apresentaram respostas mais curtas e atividade espontânea significativamente maior em comparação com ratos resistentes, evidência de saturação da atividade. A partir do estudo morfométrico longitudinal verificamos que as relações entre o volume cerebral, a espessura cortical e a estimativa bi-dimensional do colículo inferior com o peso dos animais variaram ao longo do desenvolvimento, apresentando-se mais elevada nos WAR aos 7, 14, 21 e 28 dias de idade e progressivamente equiparando-se aos ratos resistentes até o 70º dia de idade, apesar do menor peso (UMEOKA et al., 2011). Verificamos que WARs nãoabrasados apresentam processamento de informação auditiva alterado na ABL e no CPu, regiões importantes para epileptogênese prosencefálica e para modulação das crises audiogênicas, respectivamente, além de importantes para a execução das tarefas nas quais os WAR apresentaram padrão exploratório diferenciado (GARCIACAIRASCO et al., 1998). O estudo do desenvolvimento revelou um fenômeno de neuro-preservação do cérebro dos WAR apesar do menor peso e de alterações inatas cardiovasculares e endócrinas, semelhante ao observado em modelos de desnutrição crônica durante o desenvolvimento de ratos. O presente estudo contribui com o entendimento da relação entre fenômenos epilépticos de etiologia genética poligênica e alterações cerebrais não diretamente associadas aos processos de epileptogênese.Epilepsy is a brain disorder characterized by a permanent predisposition to seizures and by the neurobiological, cognitive, psychological and social outcomes of this condition. A relevant percentage of the population may develop recurrent spontaneous seizures accompanied by neuropsychiatric comorbidities such as anxiety, depression, psychosis and learning and memory deficits, some cases with no overt metabolic or structural cause. Many types of epilepsy have a genetic background. Wistar audiogenic rats (WAR) comprise a genetically selected audiogenic reflex epilepsy animal model obtained through inbreeding of susceptible rats from a Wistar breeding stock, presenting brainstem generalized tonic-clonic seizures when sporadically stimulated with a high-intensity acoustic stimulus and prosencephalic limbic seizures when repeatedly stimulated (audiogenic kindling). The inferior colliculus is the epileptogenic focus responsible for onset of audiogenic seizures. Basolateral amygdala (BLA), a nuclei complex known for its importance in emotional processing in rats and humans, is crucial for recruitment of temporal limbic structures of WARs such as hippocampus and cortex, integrating the epileptogenic circuit when assaulted by repeated induction of seizures, presenting a peculiar predisposition of its circuits to recruitment by ictal afterdischarges. On the other hand, the striate-nigro-tectal circuit, important for sensory-motor processing in rats and humans, modulates audiogenic susceptibility and seizure severity in WARs. Neurons responsive to non-convulsive acoustic stimuli with similar latency and evoked dynamics are found in BLA and CPu. Beyond predisposition to hypersynchronism of acoustic-limbic pathway, non-kindled WARs are more prone to seizure elicited by electric or pharmacological stimuli, showing broadly altered cholinergic and GABAergic systems. WARs also present altered organic development being smaller than resistant Wistar rats, bearing a hyperresponsive hypothalamus-pituitary-adrenal axis and a cardiovascular malfunction, and non-kindled animals display atypical exploratory behavior of new environments, evidence of motor/emotional malfunction. Epileptic patients often show hypo or hypertrophy of cerebral regions. Using multiunit muilti-electrode deep recording technic we assessed spontaneous unit activity and response spike frequency evoked by non-convulsive acoustic pulses of BLA and CPu neurons of adult male non-kindled audiogenic and resistant Wistar rats, searching for evidence of innate altered information processing within these structures. Using non-invasive brain imaging magnetic resonance technic we conducted a longitudinal morphometric study and measured total brain volume, tertiary auditory cortex thickness and width and height of a inferior colliculus slice of male and female rats aging 7, 14, 21, 28, 42 and 70 days to investigate brain development of WARs and possible morphometric alterations related to audiogenic susceptibility condition. After electrophysiological recordings and sorting of the waveforms, neurons were classified and grouped according to similar evoked temporal dynamics, namely response latency, duration and sustainability. Number of responsive bins, number of evoked and spontaneous spikes were the variables analyzed within and between strains. In CPu of WARs, short-latency and transient response neurons discharged longer and peaked later; short-latency transient response followed by later spikes neurons displayed shorter discharges, fired less immediately after stimuli onset and showed lower spontaneous activity; sustained short-latency CPu neurons response duration, number of spikes and spontaneous firing were not significantly different from resistant rats. Sustained discharge BLA neurons from WARs, on the other hand, displayed shorter responses and significantly greater spontaneous activity compared to resistant rats, evidence of a ceiling effect. From the longitudinal morphometric approach we verified that total brain volume, cortical thickness and bi-dimensional estimate of inferior colliculus relation with body weight varied across development, being greater on the 7th, 14th, 21st and 28th day of age in WARs compared to resistant rats, reaching similar levels by 70th day. Briefly, we verified that non-kindled WARs have altered auditory information processing in BLA and CPu, structures important to prosecephalic epileptogenesis and modulation of audiogenic seizures, respectively, and important to appropriate behavior in tasks which WAR present altered emotional and exploratory activity (GARCIA-CAIRASCO et al., 1998). The longitudinal study revealed a neural-sparing phenomenon, despite lower body weight and innate endocrine (UMEOKA et al., 2011) and cardiovascular malfunction, similar to models of malnourished rats. The present results add to the understanding of the relation between epileptic phenomena with polygenic background and brain alterations not necessarily associated with epileptogenic processes