Registro:
Documento: | Tesis Doctoral |
Disciplina: | fisica |
Título: | Enfriamientos de núcleos telencefálicos para testear la relación de escalas temporales en un modelo de canto de aves |
Título alternativo: | Cooling telencephalic nuclei to test the interplay between timescales in a birdsong model |
Autor: | Goldin, Matías Alejandro |
Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
Publicación en la Web: | 2014-07-04 |
Fecha de defensa: | 2013 |
Fecha en portada: | 2013 |
Grado Obtenido: | Doctorado |
Título Obtenido: | Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Físicas |
Director: | Mindlin, Gabriel Bernardo |
Consejero: | Iemmi, Claudio |
Jurado: | Ponce Dawson, Silvina; Montani, Fernando; Szczupak, Lidia |
Idioma: | Español |
Palabras clave: | SISTEMAS DINAMICOS; SISTEMAS COMPLEJOS; DINAMICA NEURONAL; NEUROCIENCIA; RUTA MOTORA; CANTO DE AVES; RESPIRACION; TEMPERATURA; ESCALAS DE TIEMPO; BIFURCACIONESDYNAMICAL SYSTEMS; COMPLEX SYSTEMS; NEURONAL DYNAMICS; NEUROSCIENCE; MOTOR PATHWAY; BIRDSONG; RESPIRATION; TEMPERATURE; TIMESCALES; BIFURCATIONS |
Tema: | biología/neurociencias física/dinámica física/biofísica
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Formato: | PDF |
Handle: |
http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5462_Goldin |
PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n5462_Goldin.pdf |
Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n5462_Goldin |
Ubicación: | Dep.FIS 005462 |
Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Goldin, Matías Alejandro. (2013). Enfriamientos de núcleos telencefálicos para testear la relación de escalas temporales en un modelo de canto de aves. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5462_Goldin |
Resumen:
En este trabajo estudiamos los mecanismos neuronales en el cerebro de lasaves involucrados en la generación de los gestos motores del canto. Exploramoseste sistema utilizando herramientas de análisis experimentales, teóricasy computacionales. La naturaleza del control telencefálico sobre los circuitos premotores ymotores se encuentra en debate. Las hipótesis de funcionamiento van desdela usurpación completa de circuitos a los que conecta “río abajo” (downstreamen inglés) a mecanismos interactivos de control. En este trabajo, mostramosteórica y experimentalmente, que el control motor telencefálico del canto encanarios (Serinus canaria) es consistente con una estrategia interactiva. Utilizamos predicciones de un modelo teórico de control respiratorio, paramostrar que el enfriamiento leve de un núcleo del telencéfalo (HVC) conllevaal estiramiento en el canto, pero que un enfriamiento adicional causa lareestructuración progresiva del mismo. Esto es consistente con la hipótesisde que los gestos respiratorios son respuestas subarmónicas a una escala detiempo presente a la salida de HVC. Construimos un dispositivo enfriador que nos permitió realizar un enfriamientocontrolado, local y bilateral de la zona del cerebro donde se encuentrael HVC. Logramos medir simultáneamente el canto y la presión dentro de lossacos aéreos, para diferentes temperaturas de enfriamiento de este núcleobilateral. Como resultado obtuvimos estiramientos y luego rompimientos delas estructuras silábicas del canto, lo cual sugiere la existencia de al menosuna escala temporal adicional en la ruta motora, que interactúa con la quese halla en HVC. Encontramos también evidencia en los patrones de presión de canarios dela existencia de bifurcaciones que ocurren naturalmente entre transiciones dedistintos tipos de sílabas. Estas pudieron ser interpretadas como modificacionessuaves de dos parámetros que describen la actividad de HVC en nuestromodelo interactivo, y una de ellas pudo ser manipulada con enfriamiento. La interacción entre una función motora vital, como la respiración, y elcontrol motor del telencéfalo sobre el canto sugiere la existencia de mecanismos más generales de cómo la integración no lineal de estructuras cerebralesevolutivamente nuevas con los circuitos preexistentes dan lugar a comportamientosnuevos y diversos. Estos resultados ayudan a construir confianza en un punto de vista queconsidera la actividad motora generada por el sistema del canto como elresultado de al menos dos escalas de tiempo no lineales interactuando, y sugierenque la diversidad puede surgir de cambios suaves en instrucciones muysencillas.
Abstract:
In this work we study the neuronal mechanisms in the brain of birds involvedin the generation of the motor gestures responsible for singing. Weexplore this system with experimental, theoretical and computational analyticaltools. The nature of telencephalic control over premotor and motor circuits isdebated. Hypotheses range from complete usurping of downstream circuitryto highly interactive mechanisms of control. We show theoretically and experimentally,that telencephalic song motor control in canaries is consistentwith a highly interactive strategy. Using predictions from a theoretical model of respiratory control, we showthat mild cooling of a forebrain nucleus (HVC) led to song stretching, butfurther cooling caused progressive restructuring of song, consistent with thehypothesis that respiratory gestures are subharmonic responses to a timescalepresent in the output of HVC. We built a cooling device that allowed us to perform a controlled andlocal temperature decrease of the bilateral zone of the brain where HVC is. We measured simultaneously the song and the intra air sac pressure for differentcooling temperatures of this bilateral nucleus. This allowed us to findstretching and then breaking of the syllabic structure of song, which suggeststhe existence of at least an additional timescale in the motor pathway,interacting with the one present in HVC. We also found evidence of naturally occurring bifurcations in the transitionsbetween different type of syllables of the pressure patterns of canarysong. These could be interpreted as smooth modifications of two parametersthat describe the activity of HVC in our interactive model, and one of themcould be manipulated by means of cooling. This interaction between a life-sustaining motor function (respiration)and telencephalic song motor control suggests a more general mechanism ofhow nonlinear integration of evolutionarily new brain structures into existingcircuitry gives rise to diverse, new behavior. These results allow to build confidence on a view that considers the motoractivity generated by the song system as the result of at least two nonlinearlyinteracting timescales, and suggests that diversity may arise from slight changesof very simple instructions.
Citación:
---------- APA ----------
Goldin, Matías Alejandro. (2013). Enfriamientos de núcleos telencefálicos para testear la relación de escalas temporales en un modelo de canto de aves. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5462_Goldin
---------- CHICAGO ----------
Goldin, Matías Alejandro. "Enfriamientos de núcleos telencefálicos para testear la relación de escalas temporales en un modelo de canto de aves". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2013.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5462_Goldin
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