Distribuição da imunorreatividade à doublecortina no prosencéfalo de pombos adultos (Columba livia): avaliação dos efeitos de diferentes condições de alojamento

TCC(graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro de Ciências Biológicas. Biologia.A doublecortina (DCX) é uma proteína associada a microtúbulos crítica para a migração radial e tangencial de neurônios imaturos, tanto no cérebro em desenvolvimento quanto no adulto. No cérebro de mamíferos adultos neurônios recém formados no hipocampo e da zona subventricular (SVZ) são imurreativos à DCX (DCX+). Oito pombos (Columba livia, Columbiformes), entre 8 e 10 meses de idade e peso corporal de 380 a 420g, foram alojados em duas diferentes condições ambientais (enriquecida, n=4 e nãoenriquecida, n=4). Após um período de 40 dias os animais foram perfundidos (com solução sacarose 9,25% seguida de de 4% paraformaldeído em PBS 0,01 M) sob overdose de anestesia (Cetamina e Xilazina). Os cérebros foram removidos e seccionados em criótomo a uma expessura de 50um. Essas secções foram então submetidas a reações imunohistoquímicas (anticorpo policlonal de coelho Anit-DCX, Abcam, secundário anti-coelho biotinilado revelado pelo método ABC, Vector, reação colorimétrica com DAB, Sigma) para marcação da DCX. As secções telencefálicas de quatro animais do ambiente não-enriquecido foram observadas sob microscópio óptico e fotografadas para a descrição da distribuição total de células e fibras imunorreativas à DCX. Secções contendo o hipocampo de todos os animais dos dois grupos experimentais foram, da mesma forma, observadas e fotografadas e as células DCX+ hipocampais foram contadas. Constatamos que doublecortina é amplamente distribuída no telencéfalo de pombos adultos. Observamos células e fibras DCX+ na SVZ, hipocampo, estriado, hyperpallium apicale, arcopallium, mesopallium, nidopallium, área septal e bulbo olfativo. Pudemos descrever também as vias principais de migração celular no prosencéfalo desse animais. Além disso nossos dados indicam que, como em roedores, existe diferença estatisticamente significante no número de células DCX+ hipocampais entre os dois grupos experimentais

A influência do ambiente sobre a neurogênese pós-natal e comportamento defensivo em pombos (Columba livia)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas. Programa de Pós-Graduação em NeurociênciasA exposição de roedores adultos a ambientes visualmente ou socialmente enriquecidos é acompanhada por mudanças neuroanatômicas, comportamentais e pelo aumento de neurônios novos formados no giro denteado do hipocampo. Mudanças hipocampais e comportamentais mediadas pelo ambiente também foram observadas em aves passeriformes, porém, em pombos adultos a distribuição de marcadores de neurogênese e as consequências comportamentais da exposição a diferentes ambientes não foi investigada. Vinte e quatro pombos adultos foram alojados em quatro diferentes condições ambientais por 40 dias. Após esse período esses animais foram submetidos ao teste comportamental de exposição a um ambiente desconhecido e apresentação a um objeto novo (ADON). Vinte e quatro horas após esse teste os animais foram submetidos ao teste de imobilidade tônica (IT) e perfundidos com PFA 4% duas horas após. Três pombos alojados em ambiente padrão receberam injeções i.p de BrdU e foram sacrificados 6 horas após. Os encéfalos de todos os animais foram retirados, seccionados e processados por imunoistoquímica para a detecção de doublecortina (DCX), BrdU, NeuN e GFAP. Verificamos que a proteína DCX está presente em diversas regiões telencefálicas do pombo, incluindo zonas subventriculares, estriado medial, área septal e hipocampo. Através da análise morfologia, ausência de co-localização com NeuN e GFAP e localização regional de DCX/BrdU concluímos que células DCX+ constituem uma população de novos neurônios no encéfalo de pombos adultos. Pombos alojados em ambientes enriquecidos apresentaram maior número de células DCX+ hipocampais do que os animais alojados em ambientes do tipo padrão com isolamento social. A exposição ao ambiente socialmente enriquecido (AE+) diminuiu os níveis basais de corticosterona nesses animais, porém, acarretou em uma maior resposta hormonal ao teste de IT. Com exceção de um aumento dos parâmetros de imobilidade nos animais alojados em AE+, nenhuma alteração significante pode ser observada nos comportamentos realizados no teste ADON. A DCX é um marcador válido para o estudo da neurogênese em pombos adultos e a exposição a diferentes ambientes é capaz de promover alterações morfológicas e comportamentais nesses animais.The lodging of adult rodents in visually or socially enriched environments is accompanied by neuroanatomical and behavioral changes as well as an increase in the number of new neurons formed in the dentate gyrus of the hippocampus. Hippocampal and behavioral changes mediated by the environment were also observed in birds, however, in adult pigeons the distribution of marker of adult neurogenesis and the behavioral consequences of the exposure to different environments was not investigated. Twenty-four adult pigeons were lodged in four different environments for 40 days. After that period the animals were subjected to the behavioral test of exposure to a unknown environment with the presentation of a novel object (ADON). 24 h after ADON the pigeons were subjected to the tonic immobility test (IT) and perfused with PFA 4% two hours after the test. Three pigeons, lodged in standard lab conditions, received injected with BrdU and sacrificed 6h after. Brains from all animals were removed, sectioned and immunohistochemically processed to detect doublecortin (DCX), BrdU, NeuN and GFAP. We verified that the protein DCX is present in several telencepgalic regions of the pigeon, including the subventricular zones, medial striatum, septal area and hippocampus. Analyzing the morphology and the absence of co-localization of with NeuN and GFAP and regional localization of BrdU/DCX, we conclude that DCX+ cells constitute a population of new neurons in the adult pigeon#s brain. Pigeons lodge in enriched environment presented a higher number of DCX+ cells in the hippocampus when compared to birds in standard environments with social isolation. The exposure to a socially enriched environment (AE+) decreased the base levels of corticosterona in these animals; however, it caused a increase in the hormonal response to IT. With the exception of a increase of immobility in animals lodged in AE+, no significant alteration could be observed in other behaviors in the ADON test. The DCX is a valid marker for the study of neurogenesis in adult pigeons and the exposure to different environments is capable of promoting morphological and behavioral changes in these animals

A imobilidade tônica em pombos (Columba livia): aspectos etológicos, fisiológicos e neuroanatômicos de uma resposta defensiva a uma ameaça inescapável

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Neurociências, Florianópolis, 2016.Introdução: A imobilidade tônica (IT) é uma resposta defensiva inata, presente em vertebrados e invertebrados, caracterizada por um estado reversível de profunda inibição comportamental, acompanhada de uma diminuição de responsividade e perda total ou parcial do tônus antigravitacional. A IT é um comportamento conservado em vertebrados, podendo ser observado em diversas espécies de peixes, anfíbios, répteis, aves e mamíferos e nestes animais é desencadeado pela contenção e restrição de movimentos do animal. A IT, portanto, parece ser uma resposta defensiva utilizada como último recurso durante o ataque de predadores. Estudos sobre este fenômeno, realizados principalmente em mamíferos (roedores e lagomorfos) e aves (galiformes) verificaram que a IT é acompanhada de uma série de alterações de variáveis fisiológicas como pressão arterial, frequência cardíaca, temperatura e de níveis plasmáticos de glicocorticóides comparáveis àquelas observadas em outras reações defensivas. Entretanto, esta reação foi pouco estudada do ponto de vista etológico e fisiológico em pombos (C. livia). Mesmo em mamíferos e galiformes, pouco se conhece sobre os circuitos encefálicos, especialmente circuitos mesencefálicos e límbicos, que atuam no controle deste comportamento. Métodos: Neste trabalho descrevemos o comportamento de IT em pombos e realizamos um estudo sobre atributos etológicos da IT, como a sua distribuição em uma coorte e habituação por meio de re-testes. Também foram avaliados parâmetros fisiológicos de temperatura corporal interna e frequência cardíaca (FC) em pombos durante a IT, utilizando aferências através da implantação de sensores telemétricos na cavidade celomática, bem como a avaliação da temperatura corporal externa utilizando termografia por detecção de infravermelho. Utilizando métodos imunoistoquímicos para detecção da proteína c-Fos, verificamos o padrão de ativação neural em diversas regiões mesencefálicas e límbicas de pombos após a indução da IT, ou manipulação em comparação com pombos não-manipulados, e, no hipotálamo, verificamos a ativação de células CRH+ utilizando dupla marcação CRH/c-Fos. Resultados: Durante a IT, pombos apresentaram movimentos palpebrais e movimentos de cabeça que se alteram com o tempo em imobilidade. O comportamento de IT é prevalente na população sendo que apenas 5% dos animais não exibe imobilidade após a contenção. A duração de IT em pombos é alterada quando o teste é repetido por 4 vezes em intervalos de 7 dias ou 24h, entretanto, 4 repetições in tandem parecem aumentar, ainda que de maneira não significante a duração da imobilidade. Tanto a temperatura interna quanto a FC aumentam de maneira significante nos períodos iniciais da IT, porém estes aumentos também podem ser observados em animais apenas manipulados. A temperatura corporal externa diminui em uma relação linear com a duração da IT. A indução da IT promove o aumento da expressão de c-Fos em áreas mesencefálicas: n. intercolicular (lateral e medial), substancia cinzenta periventricular e n. mesencefalico lateral, e límbicas: Arcopallium dorsal, Arcopallium itermédio, região dorsolateral ventral do hipocampo, área septal lateral e do núcleo intersticial da estria terminal. No hipotálamo, tanto a IT quanto a manipulação provocaram um aumento da ativação de células CRH+. Conclusão: A IT é um comportamento prevalente em pombos e não é homogêneo em sua duração. Tanto a IT quanto a manipulação promove respostas fisiológicas de temperatura e FC semelhantes, sugerindo que essas respostas sejam comuns ao estresse em pombos. A indução da IT promove ativação de áreas mesencefálicas comparáveis à região periaqueductal de mamíferos (PAG), também envolvida com comportamentos de defesa. A indução da IT promove a ativação de regiões límbicas no encéfalo do pombo comparáveis a áreas que também estão envolvidas em respostas defensivas em mamíferos, sugerindo que esta resposta é modulada por circuitos prosencefálicos descendentes e que circuitos controlando essa resposta podem ser conservados em amniotas.Abstract : Introduction: Tonic Immobility (TI) is as innate defensive response, seen in vertebrates and invertebrates, characterized by a reversible state of profound behavioral inhibition, accompanied by a lack of responsiveness ad partial or total loss of antigravitational tonus. TI is a conserved behavior across vertebrates, being observed in several species of fish, amphibians, reptiles, birds and mammals. In these animals, the TI is achieved by restraining the animals movements in a inverted position. Therefore, TI is interpreted as a defensive response utilized as the last resort against predator attacks. Studies about this phenomenon, done especially in mammals (rodents and lagomorphs) and birds (galliforms) showed that TI is accompanied by a series of alterations of physiological variables such as arterial pressure, heart rate, temperature and plasmatic levels of glucocorticoids comparable to those seen in other defensive reactions. Nevertheless, this reaction was studied to a lesser extent, regarding its ethological and physiological features in pigeons (C. livia). Even in mammals and galliform birds, little is known of the encephalic circuitry, especially of the mesencephalic and limbic, that controls this behavior. Methods: In this study we describe the TI behavior in pigeons and its ethological attributes, as well as its distribution in a cohort and its habituation by means of re-testing. Heart rate and core temperature during TI were also evaluated by implanting telemetric sensors into the celomatic cavity of pigeons. External body temperature during TI was evaluated utilizing thermographic detection of infrared. Utilizing immunohistochemical detection of c-Fos we evaluated de pattern of neural activation in mesencephalic and limbic brain regions after TI induction or handling in comparison with non-handled controls, and, in the hypothalamus we assessed the activation of CRH+ cells in the PVN utilizing double-labeling CRH/c-Fos. Results: We found that TI is a prevalent behavior in a cohort of pigeons whereas only 5% of animals failed to become immobile after movement restraint. During TI they presented eyelid and head movements that changed over TI duration. The TI duration in pigeons is not altered after 4 repetitions in intervals of 7 days or 24 hours, however 4 repetitions in tandem seemed to increase (not significantly) the TI duration. Both the core temperature and heart rate showed increases in the beginning of TI of pigeons; however, these increases were not significantly different from those observed after manipulation; We found that the external temperature of pigeons linearly decreases with the duration of tonic immobility. TI induction in pigeons caused an increase in c-Fos expression in mesencephalic areas: intercolicularis (lateral e medial), stratum griseum periventriculares and n. mesencephalicus lateralis, pars dorsalis and limbic areas: dorsal Arcopallium, Arcopallium intermedium, ventral dorsolateral region of the hippocampus, lateral septal area and in the bed nucleus of the stria terminalis. In the hypothalamus, both IT and handling increased de number of activated CRH+ neurons Conclusion: Tonic immobility is a prevalent behavior in pigeons. This behavior is not homogenous. Both TI and manipulation promote physiological responses of temperature and heart rate, suggesting that these responses are common to stress reactions in general and not byproducts of the TI itself. The induction of TI promotes increases in neural activity in mesencephalic regions comparable to the mammalian periaqueductal region (PAG), also implicated in the control of defensive behaviors. The IT induction elicit neuronal activity in limbic regions of the pigeon brain comparable to areas that are also involved with defensive responses in mammals, suggesting that this response is modulated by descending prosencephalic pathways, and that the circuits controlling this response may be highly conserved in amniotes

Expression of aggressiveness modulates mesencephalic c-fos activation during a social interaction test in Japanese quail (Coturnix japonica)

It is well known that during a social conflict, interactions are dependent on the animal's propensity to behave aggressively as well as the behavior of the opponent. However, discriminating between these two confounding factors was difficult. Recently, a Social Interaction (SI) test using photocastrated males as non-aggressive stimuli was proposed as a useful tool to evaluate aggressiveness. The avian Intercollicular- Griseum centralis complex (comparable to mammalian periaqueductal gray) has been reported as a crucial node in the descending pathways that organize behavioral and autonomic aspects of defensive responses and aggressiveness. Herein, using the SI test, we evaluated whether mesencephalic areas are activated (expressed c-fos) when photostimulated adult males are confronted with non-responsive (non-aggressive) opponents. Furthermore, we also examined whether mesencephalic activation is related to male performance during the SI test (i.e., aggressive vs. non-aggressive males) in birds reared in enriched or in standard environments. Five mesencephalic areas at two anatomic levels (intermediate and rostral) and locomotion during SI testing were studied. Aggressive males showed increased c-fos expression in all areas studied, and moved at faster speeds in comparison to their non-aggressive and control counterparts. Non-aggressive males and the test controls showed similar c-fos labeling. In general, rearing condition did not appear to influence c-fos expression nor behavior during the SI test. Findings suggest that mesencephalic activation is involved when males are actively expressing aggressive behaviors. This overall phenomenon is shown regardless of both the environmental stimuli provided during the birds´ rearing and the potentially stressful stimuli during the SI trial.publishedVersionCaliva, Jorge Martín. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.Caliva, Jorge Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas; Argentina.Falkenburger Melleu Fernando. Universidad Federal de Santa Catarina. Departamento de Ciencias Fisiológicas; BrasilMarino-Neto Jose. Universidad Federal de Santa Catarina. Departamento de Ciencias Fisiológicas; BrasilMarino-Neto Jose. Universidad Federal de Santa Catarina. Instituto de Ingeniería Biomédica; BrasilMarin, Raúl Hector. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.Marin, Raúl Hector. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas; Argentina.Kembro, Jackelyn Melissa. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.Kembro, Jackelyn Melissa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas; Argentina

Distribution of serotonin 5-HT1A-binding sites in the brainstem and the hypothalamus, and their roles in 5-HT-induced sleep and ingestive behaviors in rock pigeons (Columba livia)

Serotonin 1A receptors (5-HT1ARs), which are widely distributed in the mammalian brain, participate in cognitive and emotional functions. In birds, 5-HT1ARs are expressed in prosencephalic areas involved in visual and cognitive functions. Diverse evidence supports 5-HT1AR-mediated 5-HT-induced ingestive and sleep behaviors in birds. Here, we describe the distribution of 5-HT1ARs in the hypothalamus and brainstem of birds, analyze their potential roles in sleep and ingestive behaviors, and attempt to determine the involvement of auto-/hetero-5-HT1ARs in these behaviors. In 6 pigeons, the anatomical distribution of [3H]8-OH-DPAT binding in the rostral brainstem and hypothalamus was examined. Ingestive/sleep behaviors were recorded (1 h) in 16 pigeons pretreated with MM77 (a heterosynaptic 5-HT1AR antagonist; 23 or 69 nmol) for 20 min, followed by intracerebroventricular ICV injection of 5-HT (N:8; 150 nmol), 8-OH-DPAT (DPAT, a 5-HT1A,7R agonist, 30 nmol N:8) or vehicle. 5-HT- and DPAT-induced sleep and ingestive behaviors, brainstem 5-HT neuronal density and brain 5-HT content were examined in 12 pigeons, pretreated by ICV with the 5-HT neurotoxin 5,7-dihydroxytryptamine (5,7-DHT) or vehicle (N:6/group). The distribution of brainstem and diencephalic c-Fos immunoreactivity after ICV injection of 5-HT, DPAT or vehicle (N:5/group) into birds provided with or denied access to water is also described. 5-HT1ARs are concentrated in the brainstem 5-HTergic areas and throughout the periventricular hypothalamus, preoptic nuclei and circumventricular organs. 5-HT and DPAT produced a complex c-Fos expression pattern in the 5-HT1AR-enriched preoptic hypothalamus and the circumventricular organs, which are related to drinking and sleep regulation, but modestly affected c-Fos expression in 5-HTergic neurons. The 5-HT-induced ingestivebehaviors and the 5-HT- and DPAT-induced sleep behaviors were reduced by MM77 pretreatment. 5,7-DHT increased sleep per se, decreased tryptophan hydroxylase expression in the raphe nuclei and decreased prosencephalic 5-HT release but failed to affect 5-HT- or DPAT-induced drinking or sleep behavior. 5-HT- and DPAT-induced ingestive and sleep behaviors in pigeons appear to be mediated by heterosynaptic and/or non-somatodendritic presynaptic 5-HT1ARs localized to periventricular diencephalic circuits