A percepção de controle sobre estressores ambientais e a capacidade de diferenciar situações de estresse e de segurança são críticos para a saúde mental. Neste trabalho tivemos o objetivo de identificar padrões multivariados de atividade de potenciais de campo locais capazes de predizer indivíduos ou decodificar estados comportamentais relacionados à resiliência em ratos. Para identificar correlatos neurais da controlabilidade, investigamos a atividade da rede hipocampo-córtex pré-frontal (HPC-PFC) em ratos Wistar expostos a choques controláveis, incontroláveis ou sem choques sinalizados por um estímulo condicionado (EC). Os preditores mais relevantes de animais resistentes (N=11) contra desamparados (N=9) foram: aumento da potência em teta (4-10 Hz) no HPC (AUC=0,92) e PFC (AUC=0,95), coerência de fase de teta (AUC=0,87) e acoplamento teta-gama (8-110 Hz) no PFC (AUC=0,79). Análise fatorial revelou a dissociação entre variáveis relacionadas a estresse per se e controlabilidade e um modelo linear discriminante classificou corretamente todos animais sob estresse ou não (N=6) e suas categorias comportamentais (precisão=100%, validação cruzada=92%) (Artigo I). Para identificar correlatos neurais de segurança, investigamos a atividade de sete regiões da rede mesolímbica-hipocampofrontocortical em ratos Sprague-Dawley (N=6) em um novo desenho experimental onde o EC sinaliza a ausência e posteriormente a antecipação de choques. Observamos a modulação diferencial de sincronia e direcionalidade entre regiões em múltiplas frequências em estados de estresse e segurança, sendo que a oscilação teta apresentou maior performance de decodificação (Artigo II). Por fim, desenvolvemos dispositivos de registro comportamental que revelaram que comportamentos inatos indicativos de resiliência apresentam motricidade rítmica na mesma frequência de teta (4-7 Hz). Concluímos que há padrões de atividade oscilatória encefálica, especialmente relacionados à atividade em teta, subjacentes a estratégias adaptativas de enfrentamento ao estresse. Sugerimos a inclusão de oscilações neurais como componentes relevantes da neurobiologia da resiliência e que estes padrões podem guiar o desenvolvimento de novos tratamentos psiquiátricos.

The perception of control over environmental stressors and the ability to discriminate safety from stressful situations are critical for mental health. In this work, we aimed to identify multivariate activity patterns of local field potentials capable of predicting individuals or decoding behavioral states related to resilience in male rats. To identify neural correlates of controllability, we investigated the activity of the hippocampus-prefrontal cortex network (HPCPFC) in Wistar rats exposed to controllable, uncontrollable, or no shocks signaled by a conditioned stimulus (CS). The most relevant predictors of resistant (N=11) versus helpless (N=9) animals were: increased HPC (AUC=0.92) and PFC (AUC=0.95) theta (4-10 Hz) power, theta phase coherence (AUC=0.87), and PFC theta-gamma coupling (8-110 Hz) (AUC=0.79). Factor analysis revealed the dissociation between variables related to stress per se and controllability, and a linear discriminant model accurately classified all animals under stress or not (N=6) and their behavioral categories (accuracy=100%, cross-validation=92%) (Article I). To identify neural correlates of safety, we investigated the activity of seven regions of the mesolimbic-hippocampo-frontocortical network in Sprague-Dawley rats (N=6) in a new experimental design where CS initially signals the absence and later the anticipation of shocks. We observed the differential modulation of synchrony and directionality between regions at multiple frequencies in stress and safety states, and theta oscillations showed the best decoding performance (Article II). Finally, we developed behavioral recording devices that revealed that innate behaviors indicative of resilience exhibit rhythmic motricity at the same frequency as theta (4-7 Hz). We conclude that there are patterns of brain-wide oscillatory activity, primarily related to theta activity, underlying adaptive stress coping strategies. We suggest including neural oscillations as relevant components of the neurobiology of resilience and that these patterns can guide the development of new psychiatric treatments.