Dinamicas não-lineares do burst epileptiforme e da sua transição para a depressão alastrante

Durante o burst epileptiforme e a depressao alastrante (DA), sao observados um aumento da [K+]o (concentracao extracelular de potassio) e uma diminuicao da [Ca2+]o (concentracao extracelular de calcio), evidenciando a participacao deste mecanismo nao-sinaptico nestes padroes oscilatorios anormais. Essas variacoes nas [K+]o e [Ca2+]o elevam a excitabilidade neuronal. No entanto, nao esta claro se a alta [K+]o e um fator primario na geracao destas atividades neuronais ou se apenas desempenha um papel secundario neste processo. Para melhor compreender a dinâmica nao-linear destes padroes, as condicoes experimentais de alta [K+]o e zero [Ca2+]o foram replicadas em um modelo ampliado de Golomb, referente a regiao CA1 da formacao hipocampal. Importantes mecanismos regulatorios de concentracao ionica, como a bomba Na+/K+, a difusao ionica e o sistema de buffer da glia, foram acrescentados ao modelo de Golomb. Dentro destas condicoes, foi possivel simular atividades eletricas neuronais tipicamente apresentadas no burst epileptiforme em sua fase ictal. A DA foi iniciada pela interrupcao da atividade da bomba Na+/K+. O bloqueio da bomba Na+/K+ por meio da hipoxia celular e uma manobra experimental para se obter a DA, conhecida tambem como depressao alastrante hipoxica - DAH. A teoria de bifurcacao e o metodo fast-slow analysis foram utilizados para estudar a interferencia do K+ extracelular na excitabilidade celular. Este estudo indicou que o sistema perde a sua estabilidade com o aumento da [K+]o, transitando para um elevado estado de excitabilidade. Este crescimento da [K+]o provoca bifurcacoes no comportamento dinâmico neuronal, que determinam transicoes entre diferentes estagios dessas atividades eletricas. No primeiro estagio, o aumento da [K+]o propicia a deflagracao do burst epileptiforme e da DA via bifurcacoes sela-no e de Hopf supercritica, respectivamente. Ao longo da atividade neuronal, o nivel de excitabilidade e mantido por meio de um crescimento continuo da [K+]o, que deprime as correntes de K+ em um processo de realimentacao positiva. Neste estagio, em relacao ao burst epileptiforme, a amplitude e a frequencia dos disparos dos potenciais de acao sao alteradas via bifurcacao de Hopf supercritica. No ultimo estagio, com a depressao das correntes de K+, a bomba de Na+/K+ tem uma participacao importante no termino da atividade neuronal. O burst epileptiforme e a DA sao finalizados por meio das bifurcacoes sela-orbita homoclinica e sela-no, respectivamente. Portanto, este trabalho sugere que o K+ extracelular pode desempenhar um papel fundamental na dinâmica nao-linear do burst epileptiforme e da sua transicao para a DA Abstract