Registro:
| Documento: | Tesis Doctoral |
| Disciplina: | biologia |
| Título: | Control nervioso del sistema circulatorio : estudio experimental y su formalización utilizando redes neuronales |
| Autor: | Zanutto, Bonifacio Silvano |
| Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Filiación: | Instituto de Biología y Medicina Experimental (IBYME). Laboratorio de Neurofisiología y Fisiología del Comportamiento
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| Publicación en la Web: | 2017-03-01 |
| Fecha de defensa: | 1993 |
| Fecha en portada: | 1993 |
| Grado Obtenido: | Doctorado |
| Título Obtenido: | Doctor en Ciencias Biológicas |
| Director: | Uchitel, Osvaldo D.; Segura, Enrique T.; Cernuschi Frías, Bruno |
| Idioma: | Español |
| Formato: | PDF |
| Handle: |
http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n2574_Zanutto |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n2574_Zanutto.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n2574_Zanutto |
| Ubicación: | Dep.BIO 002574 |
| 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. Zanutto, Bonifacio Silvano. (1993). Control nervioso del sistema circulatorio : estudio experimental y su formalización utilizando redes neuronales. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n2574_Zanutto |
Resumen:
Las variables cardiovasculares están controladas pormecanismos humorales, nerviosos, y de autorregulación. Losmismos, interactúan durante toda la vida del individuo, peroavanzada lo ontogenia, el sistema nervioso cumple una funciónpreponderante en la regulación a largo plazo, de modo tal, quesi se anulan ciertas estructuras nerviosas, no puedenmantenerse los valores medios. En el feto y en el neonato, losmecanismosde regulación nerviosa de la circulación no estántotalmente desarrollados; por lo tanto, para la elaboración deun modelo de control, se consideró necesario tener en cuentala ontogenia del sistema. En este trabajo se analizan ciertos aspectos de la funcióndel sistema nervioso en el control de la circulación. Sepropone que el núcleo del tracto solitario (NTS) tiene comopropiedad emergente la de ser un comparador sobre el cualactúa la referencia. De esta manerael sistema de controltendría, un lazo realimentado por barorreceptores,quimiorreceptores y receptores cardiopulmonares, mientras queciertas estructuras rostrales al NTS darían la referencia. Poresta razón se realizaron experimentos en la rata blancaanestesiada (como modelo animal adecuado), para analizar lasrespuestas a las interacciones entre la estimulación eléctricade distintas estructuras rostrales al NTS y perturbacionesdentro del lazo realimentado. Se utilizaron comoperturbaciones, la estimulación eléctrica de la formaciónreticulada ventrolateral (FRVL) y la oclusión carotidea (OC)del lado proximal al corazón. Fueron medidas en formacontinua: la presión arterial, la frecuencia cardiaca, larespiración, el electrocardiograma, y el electrocorticograma. Se observó que la estimulación eléctrica del área septallateral y el hipotálamo lateral puede bloquear o potenciar lasrespuestas a la estimulación eléctrica de la FRVL y bloquearlas respuestas a la (OC). Además, se vio que la estimulacióndel hipocampodorsal y el fórnix potencian las respuestas a laestimulación de la FRVL, mientras que la del hipocampo ventrallas bloquea. Tambien, la estimulación de estas estructurasproduce una potenciación tónica de la respuestas a laestimulación de la FRVL. No se observaron interacciones entrelas respuestas a la estimulación del área septal medial y la FRVL, ni tampoco entre la FRVL y la OC. Durante lasinteracciones fásicas, no se observaron cambios en lascatecolaminas circulantes (adrenalina, noradrenalina ydopamina). Lo cual indica que las mismas no están involucradasen estos fenómenos. Cuandose obtuvieron respuestas a laestimulación de los núcleos rostrales al NTS, las respuestas alas perturbaciones en estructuras dentro del lazo realimentadono presentaron cambios. Estos resultados confirman que el NTStiene la propiedad emergente de ser un comparador. Mostrandoademás, que los restantes núcleos rostrales estudiados, puedenmodular las respuestas del lazo realimentado. Para analizarlas propiedades mencionadas, se propone un modelo de redesneuronales que permite estudiar el proceso de la ontogenia delcontrol, donde queda definida la estructura del comparador ycómo actúa la referencia. Se postula que el sistema nerviosose adapta a través de procesos plásticos, que son modeladoscomo un aprendizaje en base a la hipótesis de Hebb. El sistemaaprende las salidas simpáticas a partir de la información delos quimiorreceptores (que ya funcionan en el feto y en elrecién nacido). La red neuronal está formada por un número denodos (que simulan neuronas) igual al número de tejidos. Cadauno tiene dos entradas, una proveniente de losquimiorreceptores, y la otra de núcleos rostrales al NTS. Lasalida envía eferentes para el control del flujo en los vasosde los diferentes tejidos. El sistema conyerge hacia unestado, donde en condiciones de metabolismo normal, lostejidos están irrigados con presiones parciales de oxigeno ydióxido de carbono normales, y los quimiorreceptores nodescargan. Al variar las condiciones metabólicas, se modificala realimentación de los receptores, cambiando el controlnervioso y la participación de los mecanismos humorales y deautorregulación. Para ciertas conductas, los núcleos rostralesal NTS podrian modificar la referencia, (compuesta por unconjunto de entradas) determinando así, el flujo sanguíneo enlos distintos tejidos. Además, podrian modular las variablescardiovasculares para modificar el flujo sanguíneo según lasnecesidades.
Abstract:
The cardiovascular variables are controlled by humoral,nervous and autoregulatory mechanisms. These phenomena,interact during the whole life of the individual, but once theontogeny goes forward, the nervous system has a prevalent roleduring long-term regulation, in such a way that, if somenervous structures are blocked-out, it becomes impossible tomaintain the mean value. In the fetus and the newborn, themechanisms of nervous regulation of the circulation are notcompletely developed; therefore, in order to elaborate of amodelof control, it is considered necessary to take intoaccount the system ontogeny. Some aspects of the nervous control of circulation areanalyzed in this work. It is proposed that the nucleus of thetractus solitarius (NTS) has the emergent property to be acomparator, over which the reference acts. In this way, thesystem of control would have in its feedback loop baro, chemoand cardiopulmonary receptors. Some structures rostral to the NTS would give the reference. Experiments were carried out inanesthetized white rat, to analyze the responses to theinteraction betweenthe electrical stimulation of differentstructures rostral to the NTSand perturbations within thefeedback loop. The electrical stimulation of the ventrolateralreticular formation (VLRF)and carotid occlusion (CO) proximalto the heart were used as a perturbation. Blood pressure,heart rate, respiration, electrocardiogram andelectrocorticogram, were recorded continuously. It wasobserved that the electrical stimulation of the lateral septalarea and the lateral hypothalamus area, blocked or potentiatedresponses of VLRF electrical stimulation, and blocked theresponses to CO. Besides, it was observed that the dorsalhippocampus and the fornix stimulation potentiated responsesof VLRF stimulation, while the ventral hippocampus blocked it. Also a tonic potentiation of the responses of VLRF stimulationwas produced by the stimulation of these structures. Neitherthe interaction between the responses to the electricalstimulation of the medial septal area and VLRFstimulation,nor the interaction between VLRFand COwere observed. Duringthe phasic interaction, no changes in circulatorycatecholamine were noted, suggesting that they were notinvolved in the phenomenon. When responses to electricalstimulation of rostral nuclei to the NTS were obtained,responses to perturbations of structures inside the feedbackloop did not present changes. The idea that the NTS behaves asan emergent comparator was then confirmed. Moreover, theseresults shows, that the considered rostral nuclei, couldmodulate the responses of the feedback loop. To analyze thementioned property, a neural network model is proposed,permitting the study of the ontogeny of the control, so as todefine the structure of the comparator and the way that thereference acts. It is postulated that the nervous systemadapted itself by plastic mechanisms, which are modulated as alearning process on the basis of the hebbian hypothesis. Thesystem learns the sympathetic output from the chemoreceptorinformation (which are functioning in the fetus and thenewborn). The neural network is composed by a number of nodes (simulating neurons) equal to the number of tissues undercontrol. Each one has two inputs, one from the chemoreceptorsand the other from the nuclei rostral to the NTS. The outputof each of these nodes sends efferents to control the flow ofthe vessels of the different tissues. The system converges toa state, where, in case of normal metabolism, the tissuesreceive a blood flow with a normal partial pressure of oxygenand carbon dioxide, and there are no discharges from thechemoreceptors. During metabolism drift, the receptor feedbackis modified, changing the nervous control as well as humoraland the autoregulatory mechanisms. In certain behaviors, thereference (composed by a set of inputs) could be modified bynuclei rostral to the NTS, determining in this way, the bloodflow in the different tissues. Besides, they could modulatethe cardiovascular variables to modify the blood flowaccording to particular needs.
Citación:
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Zanutto, Bonifacio Silvano. (1993). Control nervioso del sistema circulatorio : estudio experimental y su formalización utilizando redes neuronales. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n2574_Zanutto
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Zanutto, Bonifacio Silvano. "Control nervioso del sistema circulatorio : estudio experimental y su formalización utilizando redes neuronales". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 1993.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n2574_Zanutto
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