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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.59.2016.tde-01072016-141400
Document
Author
Full name
Josiane da Silva Freitas
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2016
Supervisor
Committee
Silva Filho, Antonio Carlos Roque da (President)
Herrera, Hector Julian Tejada
Kinouchi Filho, Osame
Title in Portuguese
Estudo computacional de efeitos de alterações nas condutâncias de canais iônicos sobre a atividade elétrica de modelos morfologicamente realistas de células granulares do giro denteado do hipocampo de ratos
Keywords in Portuguese
canais iônicos
células granulares
epilepsia
neurociência computacional
Abstract in Portuguese
A ocorrência de status epileticus (SE) desencadeia algumas alterações no sistema nervoso central. O giro denteado (GD) do hipocampo sofre com modificações na expressão gênica dos canais iônicos das células granulares (CGs) e essas células sofrem alterações morfológicas. Essas alterações se manifestam com o brotamento de fibras musgosas, redução no número de espinhas dendríticas, encurtamento e estreitamento da arborização dendrítica. As modificações na expressão gênica dos canais iônicos afetam suas densidades máximas de condutância. Este estudo utilizou 40 modelos computacionais realistas para simular alterações nas condutâncias de canais iônicos e seus efeitos sobre dois grupos de CGs do GD. Os modelos foram construídos com base em reconstruções tridimensionais de 20 CGS com morfologia alterada após SE induzido por pilocarpina (CG-PILO) e 20 de morfologia normal (CG-controle). Foram dotados dos canais iônicos de sódio rápido (Na), canal de potássio de retificação tardia rápido (fKdr), canal de potássio de retificação tardia lento (fKdr), canal de potássio de tipo A (KA), canal de potássio dependente de cálcio e de voltagem de alta condutância (BK), canal de potássio dependente de cálcio de baixa condutância (SK) e canais de cálcio dos tipos T, N e L. As simulações foram realizadas no software Neuron. Foram realizados test t para detectar se ocorre diferenças significativas entre os grupos CG-controle e CG-PILO As alterações nas densidades máximas de condutância provocaram mudanças nos parâmetros de excitabilidade dos grupos CG-PILO e CG- controle, alterando valores de frequência de disparos, reobase e cronaxia. Os grupos apresentam respostas significativamente diferentes para as médias de reobase para a maioria dos valores de densidade máxima de condutância,, porém para cronaxia a maioria dos grupo não apresentou diferenças significativas. O grupo CG-controle apresentou médias maiores de frequência de disparos que o CG-PILO e o grupo CG-PILO apresentou valores de reobase maior para as alterações de densidade de condutância da maioria dos canais, sendo essas diferenças significativas.
Title in English
Computational study about effects of ionic conductance alterations on electrical activity of realistic models of dentate gyrus granule cells from rats
Keywords in English
computational neuroscience
epilepsy
granule cells
ionic channels.
Abstract in English
The occurrence of status epilepticus (SE) triggers some changes in the central nervous system. The dentate gyrus (DG) of the hippocampus suffers from changes in gene expression of ion channels of granule cells (GCs) and these cells undergo morphological changes. These changes manifest themselves with mossy fiber sprouting, reduction in the number of dendritic spines, shortening and narrowing of dendritic branching. Changes in gene expression of ion channels affect their maximum densities of conductance. This study used 40 realistic computer models to simulate changes in conductance of ion channels and its effect on two groups of CGs of the GD. The models were built based on three-dimensional reconstructions of 20 CGS with morphology changed after pilocarpine-induced SE (CG-PILO) and 20 normal morphology (CG-control). The models were equipped with the ion channels of fast sodium (Na), fast delayed rectifying potassium channel (fKDR), slow delayed rectifying potassium channel (fKdr), potassium channel type A (KA), potassium channel dependent calcium and high voltage conductance (BK), potassium channel dependent calcium low conductance (SK) and the calcium channel types T, N and L. The simulations were performed at Neuron software.T tests were performed to p-values <0.05 for detecting significant differences between the GC-control group and GC-PILO. Changes in maximum densities conductance caused changes in excitability parameters CG-PILO and GC- control groups, by changing frequency values of spikes, rheobase and chronaxie. The groups have significantly different responses to the averages for the most rheobase maximum density values of conductance, but these differences were shortly found for chronaxie values. The CG-control group had higher average frequency of spikes than the CG-PILO group. The CG-PILO group had rheobase values higher for conductance density changes the most channels. These differences are significant.
 
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Publishing Date
2016-10-07
 
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