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TRABALHOS DE NEUROCIêNCIAS E COMPORTAMENTO

Mecanismos neurais e comportamentais do comportamento agonístico em gatos.

Sabbatini, R.M.E. - Neuroethological studies of agonistic interactions in the cat.I. Methodological basis of systematic observation of behavior. Resumos das Comunicações do I Congresso Latinoamericano de Psicobiologia, p. 88, 1973.

O objetivo principal do presente programa de pesquisa é estudar os mecanismos neurais da agressão e defesa no gato, através da observação sistemática do comportamento após intervenções físicas e químicas no SNC. O animal, mantido livre dentro de uma câmara isolada, é submetido a uma seqência pré-determinada de situações (exposição a um observador humano, a uma presa, ou a um gato atacante) enquanto um observador registra, em um registrador de eventos e em um gravador de áudio cassete, a ocorrência e tipo de itens comportamentais discretos emitidos pelo gato, de acordo com um etograma previamente estabelecido. Os padrões comportamentais, definidos como os aglomerados estatísticamente significantes de itens associados temporalmente, são determinados em um computador, de acordo com diversos algorítmos disponíveis na literatura, para análise de aglomerados. Desta forma, a identificação subjetiva de padrões (i.e., "raiva", "medo") é evitada, e torna-se possível a quantificação objetiva. A validade ideal e a confiabilidade do método são assegurados através de testes automáticos de estacionariedade, testes períodicos de confiabilidade intra- e inter-observadores e procedimentos duplo-cego.

Sabbatini, R.M.E. - Neuroethological studies on the agonistic interations in the cat. II Stereotaxic exploration of brain in the awake animal. Ciência e Cultura, 27 (supl.): 738, 1975.

Na presente pesquisa, os substratos neurais dos padrões comportamentais agressivos e defensivos no gato são estudados através de métodos etológicos de observação, que excluem o uso de um grande número de animais. Assim de modo a explorar vários pontos no cérebro de um mesmo animal, foi desenvolvido uma plataforma estereotáxica implantável. 30-50 cânulas de guia são inseridas com um porta-eletrodos estereotáxico em uma folha de cêra, de acordo com os parâmetros frontal e lateral para a estrutura neural a ser explorada. Cimento acrílico é derramado, formando uma placa rígida, com guias embebidos. Uma membrana de silicone é moldada sob a parte inferior dos guias, de modo a agir como uma barreira. A plataforma é implantada sobre uma abertura retangular do crânio de um animal posicionado em um aparelho estereotáxico, e dois parafusos de Boltz são inseridos simetricamente nos ossos parietais. O conjunto completo é firmado com o auxílio de mais acrílico. Na fase de exploração, eletrodos monopolares de aço são inseridos através de um guia e aprofundados manualmente em passos de 0.5 a 1 mm, no gato acordado e irrestrito. O parâmetro estereotáxico vertical é conhecido a partir do comprimento de fio que resta acima do topo do guia. Estimulações e registros elétricos podem ser feitos em cada ponto, entre a ponta do eletrodo e os parafusos no osso. Um protetor de aço, atarrachado na plataforma protege os guias e eletrodos contra danos. Após ser realizada a localização funcional de pontos ao longo da trilha do eletrodo, o mesmo é imobilizado para estudos adicionais. Quimitrodos para microinfusões e microeletrodos de tungstênio podem ser usados também, se necessário, no animal parcialmente restrito, estabilizando-se a cabeça com barras presas aos parafusos cranianos. Com este dispositivo, investigamos as respostas comportamentais à estimulação elétrica subcortical em mais de 200 pontos por animal, permitindo uma amostragem mais completa do tecido neural em um tempo mais curto. Além disso, a análise espacial mais fina e efeitos de gradiente podem ser estudados com este método.

Sabbatini, R.M.E. - Stochastic analysis of sequences of agonistic and predatory behaviour elicited by electrical stimulation of brain in cats. Resumos das Comunicaçães da III Reunião Sociedade Latinoamericana de Psicobiologia , p. 10, 1975.

O objetivo destes experimentos foi estudar a estrutura seqencial fina dos padrões comportamentais espécie-específicos eliciados pela estimulação elétrica subcortical em gatos, usando uma abordagem etológica tanto como um arcabouço para o planejamento e interpretação da análise, quanto como uma metodologia específica de observação e quantificação do comportamento. Gatos machos foram implantados om plataformas estereotáxicas pré-fabricadas pequenas, colocadas cronicamente sobre a cabeça, de modo a permitir a inserção repetida de eletrodos monopolares móveis, usados para explorar com estimulação elétrica um grande número de pontos no cérebro. Os animais foram testados sem restrição à mobilidade, dentro de uma caixa de observação, na qual estavam disponíveis água, carne, uma gata fêmea, e um rato. O seu comportamento, antes, durante e depois da estimulação elétrica, era registrado continuamente por um observador em um gravador de audio cassete, de acordo com um etograma detalhado, com cerca de 120 unidades comportamentais. Registros adicionais em vídeo fita or filme de 16 mm foram feitos, em alguns casos em que seqências comportamentais muito rápidas eram utilizadas. Os registros resultantes eram transcritos em cartões perfurados de computador e analisados por meio de diversas técnicas estocásticas, utilizando-se um pacote de programas denominado ETHODATA, desenvolvido especialmente com este objetivo. Cerca de 2.500 seqências, eliciadas em 500 pontos no hipotálamo, área septal, corpos amigdalóides e mesencéfalo, foram estudados. Foram obtidos padrões comportamentais alimentares, sexuais, agonísticos e predatórios em uma grande gama de especificidade, estereotipia e grau de integridade. Foram computadas matrizes de transição de primeira ordem entre os itens comportamentais, a partir dos registros de comportamento agressivo intra- e inter-específico; as quais foram analisadas com o estatística do qui-quadrado para detectar as seqências significativas. Achou-se que, em seqências agonísticas intraespecíficas, os componentes da exibição de ameaça apareciam ao acaso ao longo da seqência de ataque dirigido, e eram não dirigidas e não relacionadas às ações do oponente. Por outro lado, o curso das seqências de ataque era altamente influenciada pela ocorrência de exibições de ameaça por parte do gato atacado. Seqências predatórias eram também estritamente controladas pelas reações de fuga do rato durante as tentativas de captura. As seqências de comportamento agressivo não podiam ser distingidas, muitas vezes, dos padrões comportamentais eliciados naturalmente. Em outros casos, apareciam apenas unidades isoladas ou comportamentos incompletos. especialmente quando áreas mais caudais eram estimuladas. Repetindo-se o estímulo 10 a 30 vezes em pontos selecionados revelava diferentes graus de estereotipia na estrutura temporal e espacial das seqências. O uso de uma metodologia rigorosa e objetiva para descrever o comportamento dos animais estimulados mostrou ser uma fonte de dados extremamente ricos, que forneceram diversos tipos de informação sobre a organização neural subjacente e o controle seqencial do comportamento, que até o momento não eram possíveis de serem obtidos.

Sabbatini, R.M.E. - A quantitative study of stereotipy of aggressive and predatory behaviors elicited by eletrical stimulation of the hypothalamus in cats. Brazilian Journal of Medical and Biological Research, 14 (4), 351, 1981.

Sabbatini, R.M.E. - Avaliando quantitativamente a estereotipia de seqências comportamentais. Anais do IX Encontro Anual de Etologia. Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, SC, p. 64-68, 1992

A estimulação elétrica de muitas estruturas hipotalâmicas induz em gatos seqências complexas, e semelhantes às naturais, de comportamento de agressão intra-específica, ameaça e predação. Em ausência de dados quantitativos, pouco se tem concluído à respeito do grau de estereotipia das respostas, nesta situação. Com este objetivo, realizamos no presente estudo uma avaliação da variabilidade das seqências de comportamento agonístico, quando pontos do hipotálamo ventromedial, dorsal ou lateral eram estimulados repetidas vezes, sob as mesmas condições e parâmetros. Foram utilizados gatos machos, implantados com eletrodos monopolares e observados antes, durante e após a estimulação, realizada na presença de outro gato e um rato. O comportamento era registrado sistematicamente, seguindo-se a metodologia etológica através de um etograma detalhado; e as seqências assim obtidas analisadas quantitativamente com o sistema ETHODATA 3, em um computador. Foram calculados diversos índices de repetibilidade e estereotipia, a partir das probabilidades simples de ocorrência dos itens comportamentais e das matrizes de transição de primeira ordem entre os mesmos. Foi observado que que a estereotipia das respostas variou conforme o tipo de comportamento eliciado ou com o ponto estimulado; nunca tendo se igualado à máxima possível. Os maiores índices foram obtidos para o comportamento de ameaça (55%) e de agressão e predação quando a animal atacado estava imobilizado (52 e 45%); e os menores índices para o comportamento de predação quando o rato podia escapar (37%). A estereotipia ao longo das seqências mostrou que o início e o fim das mesmas, em todos os casos, eram as que apresentavam maior estereotipia (alerta e ativação autonômica, ou a fase de agressão dirigida), chegando a 100%, ao passo que a fase intermediária (exploração, ambulação) era bem menos estereotipada.

Sabbatini, R.M.E. - A multivariate analysis of sequences of behaviour elicited by brain stimulation: a comparison between several methods. Brazilian Journal of Medical and Biological Research style='font-family: Arial'>, 14 (1): 105, 1981.

No presente trabalho, diversas técnicas de análise multivariada foram empregadas com o mesmo conjunto de dados, com o objetivo de se avaliar comparativamente a sua capacidade de representar economicamente associações múltiplas, e de quantificar e classificar padrões ou agrupamentos naturais de unidades espécie-específica de padrões comportamentais. Pontos no hipotálamo ventromedial de gatos com eletrodos implantados cronicamente foram estimulados elétricamente repetidas vezes, de modo a induzir comportamento agressivo dirigido. Matrizes de associação entre as unidades foram obtidas a partir das seqências comportamentais registradas por observação direta e sistemática; utilizando-se coeficientes de associação derivados do X2 celular de contingência, e analisadas por técnicas de aglomeração hierárquica (8 métodos), coordenadas e componentes principais análise fatorial e análise multidimensional de escalamento. Os resultados obtidos por todas as técnicas de ordenação forma muito semelhantes entre si, com exceção da análise fatorial com rotação varimax, e evidenciaram claramente os agrupamentos funcionais de unidades. A análise de coordenadas principais foi a mais econômica e eficiente em termos computacionais, demonstrando em comparação com a técnica não métrica que a natureza dos dados não prejudica seriamente a utilização de técnica métricas, embora esta ultima rendesse soluções mais ajustadas. Os métodos de ordenação espacial métrica tiveram ainda sua utilização justificada, frente aos resultados favoráveis de testes de esfericidade e matrizes-imagem para avaliar-se sua aplicabilidade aos dados. Os métodos de aglomeração, por sua vez, revelaram-se igualmente úteis na detecção de grupos de unidades, sem grandes diferenças entre os diversos métodos não sobre-potentes. A análise de aglomeração sobreponente (B) foi a mais poderosa, entretanto, para representar-se participações múltiplas das unidades.

 

TESES RESULTANTES:

Sabbatini, R.M.E. - Comportamento espécie-específico e estimulação elétrica cerebral: uma abordagem neuroetológica e quantitativa. Tese de Doutoramento, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, 1977.

O objetivo central desta tese foi estabelecer uma base metodológica para pesquisa experimental em neurofisiologia do comportamento espécie-científico, usando estimulação elétrica do cérebro, juntamente com abordagem etológica par registrar e codificar comportamento por meio de técnicas de observação sistemática, assim como interpretar os resultados em relação ao comportamento natural da espécie, e as linhas principais da etologia. Como uma parte integral do desenvolvimento metodológico, o sistema de programação para o processamento e análise de dados observacionais em computadores digitais foi projetado e implementado. As técnicas neurofisiológicas e comportamentais desenvolvidas foram empregadas em um estudo quantitativo em larga escala das respostas eliciadas pela estimulação elétrica do cérebro, em gatos acordados e irrestritos.

1) Um sistema para análise do comportamento em observação sistemática: O volume da dados e a complexidade das técnicas analíticas geralmente exigem que os dados observacionais sejam processados por computador. Entretanto, programas especializados não são largamente disponíveis, e o usuário, frequentemente, necessita recorrer a programação própria. O objetivo deste trabalho foi projetar um sistema dirigido ao usuário, e de aplicabilidade geral, a ser oferecido a pesquisadores no campo da observação sistemática. Um pacote de 189 sub-rotinas e funções, denominado de ETHODATA 3 (ETHOlogical DATa Analysis) foi escrito em FORTRAN IV básico e testado com dados reais, obtidos a partir de uma ampla gama de estudos, com diversos esquemas de registros e organismos. Características importantes implementadas no sistema foram: independência de máquina, flexibilidade de entrada, possibilidade de modificação e edição de novos programas pelo usuário, registros de dados baseados em disco, otimização de memória, detecção e recuperação de erros, organização modular e hierárquica, etc. De modo a permitir fácil utilização, documentação completa foi incluída, sendo automaticamente produzida. Macro-rotinas, com opções pré-determinadas e controladas pelo usuário, foram também desenvolvidas. A seguinte capacidade de processamento foi incluída no sistema ETHODATA 3: decodificação, impressão e modificação de registros comportamentais codificados alfanumericamente segundo diversos formatos; análises de perfis, frequência, duração, latência e posição na sequência, para cada unidade comportamental do etograma; análise diática de n-ésima ordem e intervalo, com cálculo de matrizes de transição e contingência entre unidades comportamentais, e segundo diversos modelos estatísticos disponíveis; análise multivariada de matrizes de associação entre unidades comportamentais: análise de componentes principais, análise de coordenadas principais, análise de escalamento multidimensional, análise de aglomeração hierárquica e não hierárquica, etc., com saídas gráficas diversas; testes estatísticos paramétricos e não paramétricos. O sistema ETHODATA 3 já está implementado para os computadores IBM-1130 e Burroughs B-6700. As características do sistema ETHODATA 3 foram comparadas com as de outros sistemas existentes, com o mesmo propósito, e foi demonstrado como sendo superior em termos de portabilidade, gama de técnicas disponíveis, generalidade, etc. Diversos métodos novos de análise de registros comportamentais foram também desenvolvidos e testados com sucesso no presente trabalho. Entre eles, a utilização sistemática de um coeficiente de associação derivado do qui-quadrado celular (coeficiente phi), em matrizes de associação entre unidades comportamentais a serem usadas como entradas para diversas técnicas de análise multivariada, provou possuir diversas vantagens sobre outras técnicas de associação usadas atualmente.

2) Uma análise quantitativa das seqências de comportamento eliciadas pela estimulação elétrica sub-cortical em gatos. O objetivo deste estudo foi desenvolver e aplicar técnicas etológicas para o registro do comportamento eliciado pela estimulação elétrica do cérebro de gatos, e realizar uma análise quantitativa, usando os métodos disponíveis em ETHODATA 3. Além disso, foram procuradas respostas a questões específicas relativas a fragmentação do comportamento no sistema nervoso central e estereotipia das respostas eliciadas. Um etograma para o gato foi construído e métodos e instrumentação para observação sistemática do comportamento por meio de técnicas de áudio e vídeo-fita, foram desenvolvidas e submetidas a testes de fededignidade. Os animais eram implantados com plataforma estereotáxicas fixadas sobre o crânio, e um grande número de pontos estimulados após a recuperação da cirurgia por meio de eletrodos móveis, calibrados, descidos em pequenos passos no animal acordado. O comportamento era registrado antes, durante, e depois da estimulação em presença de um gato, um rato, carne etc. Alguns dos eletrodos eram selecionados para testes posteriores. Um total de 541 pontos foi explorado, com cerca de 2010 estimulações realizadas. Puderam ser tiradas as seguintes conclusões: 1. A estimulação elétrica eliciou respostas simples (atividade respiratória autonômica e motora), respostas comportamentais inespecíficas (alerta, orientação, ambulação, esquadrinhamento e exploração), na grande maioria de pontos e estimulações. Comportamentos espécie-específicos complexos, como ameaça, fuga, agressão intra-específica e comportamento predatório e alimentar, foram obtidos mais raramente e em proporções variadas. Uma análise da topografia anatômica das respostas foi realizada, e foi achada como sendo geralmente coincidente com as relatadas na literatura. 2. A análise estatística da associação entre unidades comportamentais durante o período de estimulação, revelou objetivamente diversos padrões de comportamento, que foram descritos quantitativa e qualitativamente em termos de seus componentes. As sequências foram classificadas de acordo com os padrões presentes e aquelas pertencendo à mesma categoria, foram analisadas conjuntamente, de modo a desvendar a sua organização sequencial por uma análise de transições de primeira ordem, pelo método do qui-quadrado celular. As sequências comportamentais eram bastante parecidas com o comportamento natural da espécie, embora possuindo importantes diferenças em relação às mesmas, e foram discutidas com relação a este fato e com os achado prévios da literatura. Um conjunto completo de análises multivariadas foi realizado a partir de uma análise de contingência de primeira ordem, de sequências de comportamento agressivo, com o objetivo de comparar a sua potência em classificar e representar, com parcimônia, dados de alta dimensionalidade. Os métodos mais efetivos e econômicos foram a análise de aglomeração hierárquica sobreponente e análise de coordenadas principais. 3. Embora dentro da mesma sequência ocorressem diferentes categorias de resposta, estas não eram associadas estatisticamente, com excessão dos comportamentos de ameaça, nocicepção e fuga. Entretanto, muitas categorias podiam ser eliciadas pela estimulação do mesmo ponto, e a organização sequencial da resposta frequentemente mudava, de acordo com o objeto do comportamento. As categorias mais frequentemente asasociadas foram comportamento de ameaça e comportamento de fuga. Estes resultados são discutidos em termos de especificidade anatômica e comportamental do ponto de estimulação. A repetição da estimulação, a disponibilidade de vários alvos, simultâneamente, e o nível de detalhe da análise foram vistos como os principais determinantes experimentais para estes resultados, que contrastam com os relatados na literatura para o gato. 4. Testando o comportamento de agressão e predação eliciado pela estimulação com diferentes objetos-alvo e animais, apresentados isoladamente ou em pares na câmara, tornou-se aparente que, em diversos pontos, o animal re-dirigia seu comportamento agressivo em relação a cada objeto modificando a estrutura da sequência e os componentes presentes. Objetos similares em aparência com ratos eram atacados igualmente pelos animais estimulados em pontos com comportamento predatório. Repetindo-se o estímulo diversas vezes, viu-se que o comportamento eliciado variava grandemente, de repetição para repetição. O comportamento mais estereotipado, foi o de ameaça, e o menos, o comportamento alimentar. 5. Uma análise detalhada por vídeo-fita da interação entre o animal estimulado e gatos e ratos acordados, revelou que as sequências de agressão intra-específica e predatória eram estreitamente controlada por pistas ambientais, e pelas respostas dos animais atacados. Esses resultados foram discutidos em relação aos mecanismos internos responsáveis pelo comportamento eliciado. A tese conclue com uma discussão geral sobre a abordagem comportamental utilizada, a qual foi vista como extremamente útil como um método rigoroso e objetivo de descrição do comportamento, e na obtenção de conclusões até o momento impossíveis de ser obtidas por outros meios.

Dr. Renato M.E. Sabbatini, Phd - 2004
 


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Last updated: 2/January/2019