Medidas de eletroencefalografia em saguis acordados ouvindo vocalizações coespecíficas

Os primatas usam vocalizações específicas da espécie para transmitir informações biologicamente importantes, como o estado emocional do chamador ou a intenção de manter laços sociais, a presença de predadores ou outras situações perigosas. A investigação dos mecanismos neurais subjacentes à percepção da vocalização em primatas não humanos ricos em vocais pode nos fornecer pistas críticas para entender melhor as origens evolutivas da linguagem humana.

Os saguis-comuns são pequenos primatas nativos da América do Sul. Nos últimos anos, os saguis têm sido cada vez mais utilizados como animais modelo, ao lado dos macacos, devido à sua alta reprodutividade, facilidade de uso devido ao seu pequeno tamanho e desenvolvimento de técnicas transgênicas úteis ^1,2,3. Além de sua utilidade como modelos de doenças, a rica comunicação vocal dentro dos grupos é outra característica única dessa espécie 4,5,6,7. Os saguis rotineiramente trocam sinais vocais para se comunicar com coespecíficos invisíveis na floresta. Ao examinar a atividade cerebral envolvida na percepção e produção vocal em saguis, podemos determinar como eles processam as informações auditivas próprias ou de chamadas coespecíficas no cérebro e identificar quais circuitos neurais estão envolvidos. Estudos anteriores demonstraram atividade neural no córtex auditivo primário8,9,10,11,12 e no córtex ^frontal13,14 envolvidos na produção vocal em saguis. Além disso, essas respostas neuronais excitadas e suprimidas foram moduladas por interações auditivo-vocais no córtex auditivo primário ^8,10. Esses estudos forneceram dados detalhados de atividade neural no nível de um único neurônio usando métodos de registro invasivos. Numerosos estudos examinaram ainda mais a atividade neural envolvida na produção vocal do sagui; no entanto, a percepção vocal permanece pouco compreendida^15,16.

Vários estudos não invasivos de imagem cerebral elucidaram os mecanismos neurais do processamento vocal em saguis 17,18,19; Sua alta resolução espacial é uma vantagem, no entanto, manter os animais acordados durante a varredura requer técnicas avançadas. No entanto, mais recentemente, Jafari et al. identificaram regiões frontotemporais envolvidas na percepção vocal em saguis acordados por meio de ressonância magnética funcional (fMRI)¹⁹. Quase todos os experimentos para elucidar as funções cerebrais envolvidas na percepção e produção vocal em humanos foram conduzidos usando métodos não invasivos, como eletroencefalografia do couro cabeludo (EEG), magnetoencefalografia (MEG)^20,21 e fMRI22,23,24. Numerosos estudos em humanos investigaram a atividade cerebral relacionada à percepção vocal usando EEG. A maioria desses estudos tem se concentrado na informação emocional 25,26,27 e na saliência das palavras emocionais ²⁸, com os resultados revelando mudanças nos potenciais relacionados a eventos durante a percepção vocal²⁹. A eletrocorticografia (ECoG) e os registros de neurônios únicos usando eletrodos implantados intracranialmente em humanos foram conduzidos apenas em um número limitado de experimentos em pacientes submetidos a tratamento neurocirúrgico^30,31.

Uma perspectiva evolutiva comparando humanos com macacos é importante para entender os mecanismos neurais únicos subjacentes à percepção e produção vocal que se desenvolveram em humanos. Para comparar diretamente os mecanismos neurais envolvidos na percepção da fala e vocalização em primatas não humanos ricos em vocais, como o sagui, com humanos, é importante comparar os dados entre as duas espécies usando o mesmo método. A ressonância magnética funcional permite imagens de todo o cérebro e tem uma alta resolução espacial. Tem a vantagem de registrar a atividade perpendicular ao crânio ou em regiões profundas que são difíceis de registrar com EEG ou MEG. No entanto, a máquina de ressonância magnética é cara de instalar e manter, e há muitas restrições nos estímulos que podem ser apresentados devido à natureza do dispositivo. Em comparação, EEG, potenciais relacionados a eventos (ERPs) e MEG têm alta resolução temporal, tornando-os úteis para analisar o processamento vocal de séries temporais. Em particular, o EEG tem as vantagens de alta mobilidade e a capacidade de ser usado em uma variedade de ambientes experimentais, custo relativamente baixo e a necessidade de apenas um único operador.

Uma vez que uma grande quantidade de dados de EEG já foi obtida em humanos, métodos de medição de EEG usando paradigmas não invasivos são necessários para primatas não humanos. Nosso grupo de pesquisa desenvolveu um método único de gravação de EEG não invasivo usando tubos³² para macacos e saguis. Aqui, relatamos vários novos achados sobre o processamento auditivo em primatas não humanos 33,34,35,36,37. Para caracterizar a atividade cerebral em resposta a vocalizações específicas da espécie em saguis, construímos um sistema experimental para registrar de forma não invasiva a atividade cerebral usando eletrodos colocados no couro cabeludo. Neste estudo, descrevemos o método de medição de EEG para saguis.