Canto, sono e a lenta evolução de pensamentos: Estudos sobre a representação cerebral utilizando expressão gênica. Tese de Doutorado em Comportamento Animal e Neurobiologia, Rockefeller University, 2000. .
De que forma os cérebros mudam de forma adaptativa suas representações sensório-motoras dos objetos do mundo? Em outras palavras, como o cérebro aprende? A fim de abordar experimentalmente esta questão, apliquei o mapeamento do gene associado a plasticidade ZENK a duas diferentes questões neurobiológicas: a memorização do canto em canários e o papel do sono na consolidação das memórias em ratos. No primeiro capítulo mostro que o NCM, um núcleo telencefálico responsivo ao canto, carrega uma representação topográfica bem-ordenada do repertório silábico típico da espécie. Esta representação está ajustada às características dos estímulos naturais, pode ser modificada pela experiência, e depende da atenção. No segundo capítulo demonstro que a expressão de ZENK é reduzida durante o sono de ondas lentas e sono REM nos cérebros de ratos mantidos nas gaiolas às quais estão habituados, mas é reinduzida durante o sono REM no córtex cerebral e hipocampo de ratos expostos a um ambiente enriquecido durante a vigília precedente. Esse resultado também pode ser obtido substituindo a exposição ao ambiente enriquecido pela indução da potenciação de longa duração no hipocampo. Isso sugere que o sono REM que se segue uma experiência de vigília enriquecida é uma janela de plasticidade neural aumentada. Finalmente, o capítulo três apresenta um esforço teórico para definir o que é uma representação neural ou pensamento. Postulo que o pensamento é uma onda de atividade elétrica auto-propagada ao longo de uma trajetória recursiva específica na matriz neuronal. Esta hipótese é usada para construir uma narrativa histórica plausível sobre a evolução biológica dos pensamentos, capaz de explicar vários fatos atualmente desconexos sobre a mente e o cérebro, com aplicação especialmente relevante para a compreensão da aprendizagem. Song, Sleep and the Slow Evolution of Thoughts: Gene Expression Studies on Brain Representation. PhD Dissertation in Animal Behavior and Neurobiology. Rockefeller University, 2000. How do brains change their sensorimotor representations of the objects of the world in an adaptive manner, i.e. how do brains learn? In order to experimentally address this question, mapping of the plasticity-associated immediate early gene ZENK was applied to two different neurobiological questions, the memorization of songs by songbirds, and the role of sleep in the consolidation of daytime memories. In chapter one I show that NCM, a song-responsive canary forebrain nucleus, carries a well-ordered topographic representation of the species-specific syllabic repertoire. This representation is tuned to natural features of the stimuli, can be modified by experience, and depends dynamically on attention. In chapter two I demonstrate that ZENK expression, which is downregulated during slow-wave and REM sleep in the brains of cage-reared rats, is reinduced during REM sleep in the cerebral cortex and the hippocampus of rats exposed to an enriched environment in the preceding waking period. This result can also be obtained by substituting enriched environment exposure for induction of hippocampal long-term potentiation, suggesting that REM sleep that follows an enriched waking experience is a window of increased neural plasticity. Finally, chapter three presents a theoretical effort to set boundaries to the question of what a brain representation, or thought, might be. It is hypothesized that a thought is a self-propagated wave of electrical activity along a particular recursive trajectory in the neuronal matrix.This hypothesis is used to build a plausible historical narrative of the biological evolution of thoughts, which explains many presently disjointed mind and brain facts, with particular applicability to the understanding of learning.