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Tesis > TEMA

Biología [ 2301 tesis ]

Neurociencias [ 136 tesis ]

Luchelli, María Amalia. "Efecto de la estimulación nerviosa en la velocidad de síntesis de la noradrenalina : Posible regulación a través de receptores presinápticos" (1984) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Orti, Eduardo. "Mecanismo de acción molecular de los corticoides en la médula espinal" (1985) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Settembrini, Beatriz Patricia. "Estructuras quimiorreceptoras en las fosas nasales de la rata : Su relación con la regulación endocrina de la reproducción" (1985) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Romeo, Horacio Eduardo. "Modulación ejercida por el sistema nervioso autónomo simpático sobre la función del eje hipófiso-tiroideo" (1987) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Golombek, Diego Andrés. "La actividad cronobiológica de la melatonina : Relación con el sistema gabaérgico central" (1992) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Tomsic, Daniel. "Modulación opiácea de la percepción nociceptiva durante la habituación a un estímulo de peligro en el cangrejo chasmagnathus granulatus : correlatos ecológicos y posible valor adaptativo" (1993) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Se ha postulado que la morfina inhibe la respuesta de escape a un estímulotímulotímulo visual de peligro en el cangrejo Chasmagnathus granulatus debido a una acción a nivel central, y que durante la habituación a dicho estímulo, se activaríaopiáceotema opiaceo endógeno que modularía negativamente la respuesta. La viabilidad de la hipótesis de la acción central moduladora fue analizada en una serie de experimentos, en 10s que se usó como indicador, además de la respuesta de escape, la respuesta optomotora, es decir, un comportamiento inducido por un estímulo que "no" señaliza peligro;y como droga inhibidora, además de la morfina, el aminoácido GABA,es decir, un inhibidor “periférico” de la actividad motora. Las mayores dosis de morfina con claro efecto inhibidor sobre la respuesta de escape no afectaron la respuesta optomotora, excluyendo si la posibilidad de explicar la acción de la droga sobre la primer respuesta, en términos de efecto detrimental sobre la aferencia visual o sobre la capacidad motora. Una dosis de 75 microg/g de morfina, administrada 30 min. antes de una sesión de entrenamiento habituante al estímulo de peligro, produjo un descenso paralelo de la curva de habituación, conforme con lo que debería esperarse si la droga tuviese una acción moduladora negativa sobre la respuesta. Dosis pre entrenamiento de 100 microg/g de morfina o de 9 microg/g de GABA, redujeron drásticamente la reactividad durante la sesión de habituación, pero mientras la administración de morfina impidió la adquisición de la habituación de largo término, la de GABA no afectó esa adquisición. Este resultado apoya la idea de que el efecto de la morfina se debe a una interferencia transitoria entre el estímulo y su significado innato de peligro. Para investigar el posible valor adaptativo de la gran propensión de Chasmagnathus a adquirir rápidamente una habituación por largo tiempo, así como el sistema opiáceo se estudió y se comparó su comportamiento con el de Pachygrapsus marmoratus, una especie filogenéticamente cercana pero ecológicamente distante. Los resultados indicaron que Chasmagnathus posee una capacidad mucho mayor para habituarse que Pachygrapsus, mostrando una habituación de corto término mas profunda, parcialmente mediada por una modulación opiácea endógena, y una habituación de largo término mas rápida y duradera, parcialmente mediada por la representación mnésica de las claves del contexto. Se estudió también la capacidad para adquirir una habituación de largo término en cangrejos de la misma especie pero de diferentes edades, demostrándose que los animales viejos exhiben una retención de la habituación claramente menor que los animales más jóvenes. El valor adaptativo de estas diferencias es discutido en consideración a las presiones ecológicas a las que se encuentra sometida cada especie, y a la correlación entre los cambios dependientes de la edad y un cambio ontogénico de hábitat y de actividad exploratoria.

Estévez, Alvaro Germán. "Papel del óxido nítrico y de las especies reactivas derivadas del oxígeno en la muerte neuronal apoptótica" (1995) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Páez Pereda, Marcelo. "Regulación del sistema de interleuquina-1 por las hormonas del eje hipotálamo-pituitario-adrenal" (1995) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Aldana Marcos, Hernán Javier. "Estudio experimental sobre dos peculiares estructuras del Armadillo Chaetophractus villosus : El núcleo de Onuf y la glándula de Harder" (1996) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Esta Tesis se divide en: 1-El modelo experimental y la importancia del armadillo Chaetophractus villosus en la investigación biométrica; 2-Estudio del Núcleo de Onuf del Chaetophractus villosus; 3-Estudio de la glándula de Harder (GH) del Chaetophractus villosus. En la primera, se realizó, un resumen de la Sistemática y Taxonomía del Chaetophractus villosus y se mencionaron algunas líneas de investigación biomédica que han utilizado con éxito este modelo experimental. En la segunda se exponen los resultados obtenidos en la investigación del Núcleo de Onuf (NO). El trabajo fue dividido en: I-Revisión de los conocimientos actuales sobre el NO y la musculatura perineal dimórfica; II- Estudio del pene y de los músculos isquiocavernosos (IC), bulbocavernosos PC) y levator penis (LP), estudio de la inervación de dichas estructuras; III- Estudio de la columna vertebral y de la médula espinal, IV-Estudio del NO mediante ME y MO, marcación retrógrada de los IC, BC y LP con HRP y con colorantes fluorescentes-relación con el NO-. La tercera parte está abocada al estudio de las glándulas perioculares-fundamentalemente la GH- del Chaetophractus villosus. El trabajo se dividió en: I-Revisión de los conocimientos actuales de las glándulas perioculares. II-Estudio topográfico y macroscópico de la GH, lacrimal y nictitante. III- Estudio de las glándulas mediante MO y MET. Incluyendo un análisis histoquímico. IV-Se estudió la presencia de Melatonina en las glándulas perioculares mediante la puesta a punto de un método altamente sensible para la determinación de melatonina con HPLC en fase normal con detección fluorométrica.

Abstract:
This Thesis was divided in: 1- The amadillo Chaetophractus villosus (CV) as experimental model in biomedical research; 2-Onuf's nucleus (ON) in CV; Harderian gland (HG) in CV. In the fist part an abstract of the systematic, taxonomy and the most important features of biomedical research about CV was mentioned. The second part included Onuf's nucleus study in the CV; this part was divided in: a) literature review about ON and perineal dimorphic musculature, b) study of the penis, isquiocavernosus (IC), bulbocavernosus PC) and lewtor penis (LP) musculature and their innervation, c) study of the a vertebral and spinal cord, d) ON study by optic and transmission electron microscopy, retrograde labelling of IC, BC and LP with HRP and fluorecent tracers -relation to ON-. The third part include the periocular glands study, in particular HG. This study was divided in: a) literature review about periocular glands, b) topographic and macroscopic study of HG, lacrimal and nictitating glands, c) study of the periocular glands by optic and transmission electron microscopy -including histochemical analysis-, d) melatonin detection in the periocular glands using a new HPLC technique with fluorometric detection.

González Nicolini, María Valeria. "Distribución y rol fisiológico de diferentes péptidos y enzimas en el hipotálamo del sapo Bufo arenarum, con especial énfasis en galanina" (1996) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Rurico Ibarra, Gustavo. "Demostración de un período crítico de plasticidad nerviosa durante el desarrollo postnatal del cuerpo estriado de rata : Cambios permanentes del sistema colinérgico-dopaminérgico dependientes de la estimulación motora" (1997) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
En el Test de Entrenamiento Circular, los animales recorren hasta 1 km en un total de 7 días. Esta actividad motora produce una reducción permanente del 35% en la densidad del receptor colinérgico muscarínico (mAchR) y del 40% en el receptor dopaminérgico subtipo D2 del cuerpo estriado. La caída es proporcional a la cantidad de metros recorridos y sólo se produce en un «período crítico» del desarrollo postnatal (días 30 a 37), mientras que el entrenamiento realizado antes (20-27 días) o después (40-97 días) no produce cambios. Junto con estas alteraciones, se observa una reducción del 22% en el receptor dopaminérgico subtipo D1, así como una disminución del área dendrítica, de acuerdo a la inmunomarcación de neurofilamentos. Entre otras áreas cerebrales estudiadas, la corteza motora muestra una reducción del 22% en el mAchR, pero ninguna variación se observa en la corteza frontal, occipital, hipocampo, cerebelo o amígdala, lo que indica que la alteración neuroquímica es específica de las estructuras motoras. El estudio de la transcripción de los principales subtipos estriatales del mAchR (M1 y M4), demuestran una respuesta diferencial en las distintas subpoblaciones neuronales proyectivas del cuerpo estriado. La expresión del subtipo M1 está reducida en un 50%, mientras que el subtipo M4 presenta niveles 3 veces superiores luego del entrenamiento, lo que indica un desfasaje entre la transcripción y la traducción del mAchR. La realización de una segunda prueba de actividad motora, el Test del Disco Giratorio, confirma los cambios en el mAchR, demostrando que la caída es proporcional a la distancia recorrida y a la velocidad de giro. Todos los cambios descriptos continuaban presentes luego de 6 meses de realizado el entrenamiento. En el corto plazo, los animales entrenados en el Test del Disco Giratorio presentan una reducción de la afinidad del mAchR compatible con una posible internalización y degradación del receptor, al igual que una inducción de la expresión del proto-oncogén c-fos. Estos cambios plásticos inmediatos podrían representar los pasos iniciales que conducen al establecimiento de cambios neuroquímico perdurables. El presente trabajo demuestra la presencia de un período crítico durante el desarrollo postnatal del Sistema Nervioso Central durante el cual la estimulación motora puede generar cambios permanentes de la conectividad sináptica en una forma dependiente de la actividad.

Abstract:
In a Circling Training Test, rats were trained to run up to 1 km during 7 days. This motor activity triggered a permanent reduction of 35% and 40% of striatal muscarinic acetylcholine receptor (mAchR) and D2 dopaminergic receptor densities, respectively. This variation was correlated to the total distance run and was only observed in a «critical period» during postnatal development (days 30 to 37). Training performed before (20 -27 days) or after (40-97 days) did not affect receptor densities. Together with these modifications, circling training induced a 22% decreasement of D1 dopaminergic receptor, and a reduction of the dendritic area, evaluated by inmunohistochemical detection of neurofilaments. Of other brain areas evaluated, motor cortex showed a 22% reduction of mAchR but no change was seen in frontal and occipital cortex, hippocampus, cerebellum or amigdala. Thus, neurochemical alteration was specific of motor structures. Furthermore, the study of M1 and M4 mAchR subtypes transcription showed a differential response in the distinct striatal proyective neuron subpopulations. M1 expression was reduced by 50% and M4 showed a three fold level increment after training. A second motor test, the Turn Table Test confirms that mAchR variation is correlated to the distance run and the speed. All the change detected were still present 6 month after training was performed. In the short term, animals trained in the Turn Table Test showed a reduction of mAchR affinity which could be involved in receptor internalization and degradation. Training also induced c-fos expression. These early changes could represent the initial steps underlying permanent neurochemical alterations. This investigation demonstrates the presence of a critical period during postnatal Central Nervous System development where motor stimulation could trigger activity dependent permanent alteration of synaptic connectivity.

Achi, María Verónica. "Dinámica de la espermiación y expresión de neuropéptidos en el testículo y el espermatozoide del sapo Bufo arenarum" (1997) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Cervino, Claudio Osvaldo. "Estudio cuantitativo de dos nuevos ritmos bioeléctricos de los bulbos olfatorios registrados en el Armadillo Sudamericano, Chaetophractus villosus (Mammalia, Dasypodidae)" (1997) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Un nuevo ritmo bioeléctrico del bulbo olfatorio, registrado únicamente durante la vigilia, fue detectado en este animal. Para que dicho ritmo se manifieste son necesarias las aferencias periférica y central. Por medio del análisis aplicando la Transformada Rápida de Fourier (FFT) se caracterizó al ritmo en condiciones normales y bajo la influencia del clorhidrato de ketamina, etanol y melatonina. Estas drogas incrementaron la amplitud y duración del ritmo en el EEG. Se discuten los posibles mecanismos intervinientes en su producción y el significado neurofisiológico de su aparición. Se detectaron diferencias entre sexos en cuanto a las caraterísticas de dicho ritmo. Se describe también la expresión cuali y cuantitativa de otro ritmo bioeléctrico del bulbo olfatorio no descripto hasta ahora y solo visto durante el sueño lento y paradójico. Este ritmo es producido exclusivamente por influencias centrífugas. Su banda frecuencial coincide con la actividad sinusoidal inducida. Se sugiere que esta actividad puede ser útil en la investigación de los mecanismos productores de las alucinaciones olfatorias.

Abstract:
A novel bioelectrical rhythm of the olfactory bulb, exclusively observed during wakefulness, was detected in this animal. In order to appear it needs the contribution of both peripheral and centrifugal influences. A Fast Fourier Transform (FFT) analysis was performed to characterize this rhythm in normal conditions and under the influence of ketamine hydrochloride, ethanol and melatonin. These substances greatly increase the amplitude and percentage of time occupied by the rhythm. Possible mechanisms of action are discussed together with the neurophysiological significance of its appearance. Sexual differences regarding the characteristics of the rhythm were detected. The qualitative and quantitative expression of another rhythm not previously known and only seen during both slow an paradoxical sleep are described. This rhythm is exclusively elicited by centrifugal influences. Its frequency appears within the same band than the classical Adrian's induced waves. We suggest that this activity could useful for research on the mechanisms of olfactory hallucinations.

Viapiano, Mariano Sebastián. "Ontogenia del complejo receptor CABAa en el sistema nervioso central de la aves: modulación por barbitúricos, neuroesteroides y factores endógenos" (1998) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
En el presente trabajo de tesis se estudió el perfil de aparición y la modulación farmacológica del complejo receptor GABAA a lo largo de la ontogenia del lóbulo óptico de las aves. Dicha estructura mesencefálica presenta un tejido rico en sinapsis GABAérgicas involucradas en la funcionalidad de los circuitos de procesamiento visual y las variaciones bioquímicas de estos receptores se consideran representativas de eventos plásticos en las conexiones neuronales durante el desarrollo. En este estudio se utilizaron diversas técnicas en la preparación de las membranas sinápticas (ciclos de lavado y congelación-descongelación) como estrategia para determinar variaciones entre estadios del desarrollo en los complejos receptores que no hubieran sido detectables utilizando una única metodología. Los resultados obtenidos mostraron un período de sobre-expresión transitoria de los sitios receptores GABAérgicos correspondiente al nacimiento y período postnatal inmediato, coincidiendo con la etapa de mayor plasticidad sináptica a lo largo del desarrollo. Esta sobre-expresión se debió fundamentalmente a un incremento en la densidad máxima de sitios receptores. En la preparación de membranas sinápticas sometidas a congelación-descongelación se observaron dos poblaciones de sitios receptores, de alta y baja afinidad por GABA. Los mismos fueron detectados en todos los estadios del desarrollo estudiados con excepción de los más tempranos, en los cuales la fracción de receptores sensible a la congelación no se hallaría aun presente en el terminal sináptico. Por otro lado, en las membranas sinápticas no congeladas solamente fue detectable la población de baja afinidad. Al evaluar a lo largo de la ontogenia la modulación de la unión de GABA a sus sitios receptores por barbitúricos y neuroesteroides, se observó que dichos moduladores producían una estimulación alostérica de los sitios receptores GABAérgicos de baja afinidad en todos los estadios del desarrollo ensayados, indicando que los sitios modulatorios están acoplados a los sitios receptores GABAérgicos desde etapas prenatales tempranas. El perfil de acción fue diferente para cada modulador siendo en ambos casos edad-dependiente. Se observó una heterogeneidad de sitios modulatorios, tanto para barbitúricos en estadios prenatal y de recién nacidos, como para neuroesteroides en animales adultos. La mayor sensibilidad a los moduladores se manifestó en los estadios tempranos del desarrollo -prenatal para barbitúricos y recién nacidos para neuroesteroides-, coincidiendo con etapas en las cuales el receptor presenta gran variabilidad en sus respuestas funcionales. La heterogeneidad de sitios modulatorios para neuroesteroides, junto al hallazgo de una nueva relación estructura-actividad para estas sustancias, no coincidente con la previamente conocida en mamíferos, indican una compleja interacción de estos esteroides con el receptor GABAA en aves y sugieren un probable rol regulatorio de los mismos en etapas ontogenéticas tempranas. Por otro lado, los sitios receptores GABAérgicos de alta afinidad fueron insensibles a la acción de los moduladores empleados, y no presentaron además variaciones ontogenéticas significativas. Estos resultados permiten postular que, si bien dichos sitios pueden representar una subpoblación real de receptores revelada por la congelación, la misma careceria de una funcionalidad biológica explicable. La aplicación de diversas metodologías en la observación del perfil de aparición de los sitios receptores GABAérgicos, así como en el estudio de la modulación de dichos sitios, demostró que en todos los casos los estadios tempranos del desarrollo presentaban las mayores variaciones entre distintas preparaciones de membranas sinápticas. Estas diferencias en sensibilidad a la metodología entre estadios reflejarian una modificación en la estructura molecular del complejo receptor GABAA a lo largo de la ontogenia. Al analizar la acción estimulatoria conjunta de barbitúricos y neuroesteroides se manifestaron notorias diferencias en todos los estadios del desarrollo estudiados entre las dos preparaciones de membranas sinápticas empleadas. Se observó que en membranas sinápticas no congeladas ambos moduladores actuaban a través de un sitio de reconocimiento común, mientras que en membranas congeladas presentaban efectos aditivos y eran diferencialmente desplazados por un antagonista GABAérgico, indicando una diferenciación de sus sitios de acción. La fracción proteica extraída durante la congelación de membranas fire concentrada y aplicada a las mismas, produciendo una significativa disminución en la aditividad de efectos observada para ambos moduladores. Este resultado, conjuntamente con los anteriores permite postular la existencia de factores endógenos asociados al complejo receptor, removidos durante la congelación-descongelación de las membranas sinápticas. Los mismos serían mediadores de un efecto común de barbitúricos y neuroesteroides in vivo, estando por lo tanto relacionados con la modulación del receptor GABAA a lo largo de la ontogenia. Los resultados obtenidos demuestran por lo tanto significativas variaciones ontogenéticas en el complejo receptor GABAA, tanto en sus sitios de reconocimiento de GABA como de ligandos modulatorios. Estas variaciones son relevantes para comprender las modificaciones en las respuestas funcionales del complejo receptor a lo largo del desarrollo. En forma similar, la existencia de factores endógenos asociados al receptor es de importancia en la determinación de sus mecanismos naturales de modulación en la sinapsis. El presente estudio provee entonces los fundamentos bioquímicos que pueden utilizarse para comprender la función de estos receptores durante el desarrollo del Sistema Nervioso Central.

Abstract:
The presence and pharmacological modulation of GABAA receptor complex were studied in developing chick optic lobe. This mesencephalic structure presents a large amount of GABAergic synapses involved in visual processing so that biochemical modifications of GABAA receptors are representative of plasticity in neural connections during development. Synaptic membranes were prepared according to two different methodologies (washing cycles and freezing-thawing), as a strategy to detect variations among developmental stages not disclosed by a single procedure. Our results show a transient over-expression of GABA binding at hatching, the stage of greatest synaptic plasticity during development, most likely due to an increase in density of GABA receptor sites. In frozen-thawed membranes two populations of GABA binding sites, with high and low affinity for the radioligand, were observed at all developmental stages studied with the exception of the earliest one (l4-day embryos). This result suggests that the fraction of receptor complexes affected by the freezing-thawing procedure are not yet present in synaptic membranes at that prenatal stage. On the other hand, non-frozen (fresh) membranes only showed a population of low-affinity GABA binding sites. On analyzing the modulation of GABA binding by barbiturates and neurosteroids, both modulators were found to be allosteric stimulators of low-affinity GABA binding sites at all developmental stages studied, indicating that modulatory and GABA binding sites are coupled since early prenatal development. The observed stimulation was drug- and age-dependent. Modulatory sites presented heterogeneity for barbiturates at early developmental stages as well as for neurosteroids in adult animals. Maximal sensitivity to modulators was found at early development -prenatal stages and newly hatched chicks-, in agreement with the period of greatest variability in receptor functional responses. Neurosteroids stimulatory effect presented a new structure-activity relationship, different from the one previously known for mammals. This finding, along with the heterogeneity of steroid recognition sites, indicates a complex interaction of these endogenous substances with the receptor in avian Central Nervous System, suggesting a probable regulatory role during early stages of development. At all stages studied, high-affinity GABA binding sites were unaffected by modulatory drugs and showed few variations during ontogeny. These findings allow us to conclude that, although these binding sites may well represent a fraction of total receptors exposed by freezing-thawing, they would lack a relevant biological function. The use of diverse methodologies in the preparation of synaptic membranes to study GABA binding sites or modulatory sites showed the greatest variation at prenatal and hatching stages. This differential sensitivity to methodologies is indicative of molecular modifications in GABAAreceptor structure during development. On comparing the stimulatory effect of barbiturates and neurosteroids acting jointly, we found significant differences at all developmental stages between the two membrane preparation procedures. In fresh membranes both modulators acted through a common recognition site, whereas in frozen membranes they showed additive effects and differential displacement with a GABAergic antagonist, indicating dissimilar modulatory sites. Protein components extracted during the freezing-thawing procedure were concentrated and assayed on frozen membranes, decreasing the additive effect previously observed. Taken together, these results suggest the existence of endogenous factors associated to the receptor complex, removed during freezing-thawing cycles. They would produce a common effect for barbiturates and neurosteroids in vivo, related to GABAA receptor modulation during ontogeny. In conclusion, we have demonstrated ontogenetic variations in GABAA receptor properties supporting functional modifications of this receptor complex during development. We also postulate the existence of endogenous factors associated to the receptor, useful to determine its natural regulatory mechanisms in the synapse. Consequently, our present study provides a tentative biochemical basis to understand the role of these receptors during Central Nervous System development.

Pedreira, María Eugenia. "Dos tipos de memoria determinadas por la presentación repetida de un mismo estímulo de peligro : Estudio comportamental y farmacológico en Chasmagnathus" (1999) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Delorenzi, Alejandro. "Modulación de la memoria y osmorregulación en chasmagnathus : relación funcional y papel del sistema angiotensinérgico" (1999) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Stefano, Andrea Virginia. "Caracterización bioquímica de las variantes de GnRH (gonadotropin-releasing hormone) presentes en cerebro e hipófisis de pejerrey, Odontesthes bonariensis : Localización neuroanatómica y relación con distintas hormonas hipofisisarias" (1999) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Pignataro, Leonardo Antonio. "Neuroesteroides en el sistema nervioso central en desarrollo : biosíntesis y modulación del complejo receptor GABA sub A" (2000) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El ácido γ-aminobutírico (GABA) se une principamente al receptor GABAa y aumenta la conductancia de la membrana plasmática al ion Cl-, lo que suele estar acompañado de un hiperpolarización de la misma. Estas funciones del GABA son moduladas por diversas drogas como ser benzodiazepinas, barbitúricos y neuroesteroides. Los resultados aquí presentados demuestran que al igual que en los mamíferos los neuroesteroides son capaces de modular positivamente al receptor GABAa presente en el SNC de las aves, siendo este efecto mayor en los estadios embrionarios. Además, se comprobó que en el SNC de las aves existe un sitio esteroideo en la molécula receptora con requerimientos estrecuturales para la neuroactividad diferente a los hallados en mamíferos. La biosíntesis de derivados de la progesterona en el lóbulo óptico en desarrollo reveló que la misma es mayormente metabolizada a esteroides 5β-reducidos, que luego son 3β-hidroxilados resultando en el derivado epipregnanolona, el cual modula la unión del flunitrazepam en forma inversamente relacionada con la edad. Por último, el tratamiento crónico in ovo con este esteroide demostró que el mismo es capaz de reducir el acoplamiento alostérico entre los sitios benzodiazepínicos y GABA érgicos con el de los neuroesteroides y por otro lado facilitar la interacción enre los sitios de GABA con los de benzodiazepinas y barbitúricos. Estos datos sugieren que la epipregnanolona podría endógenamente modular las interacciones alostéricas del receptor GABAa de la aves afectando su funcionamiento.

Abstract:
γ-aminobutyric acid (GABA) binds mainly to GABAa receptor increasing membrane chloride conductance, that usually results in membrane hyperpolarization. GABA actions are modulated by several drugs such as benzodiazepine, barbiturates and neurosteroids. We demonstrated that neurosteroids positively modulate GABAa receptor present in avian CNS, in a manner inversely related to age. Results also disclosed that structural requirements for neuroactivity in birds are not identical to those of mammals. Pogesterone derived steroids produced in the optic lobe are mainly 5β-reduced metabolites, which are in turn 3-βhydroxilated to form epipregnanolone. Epipregnanolone biosynthesis is higher at early stages of development as well as its ability to modulate flunitrazepam binding. Lastly, in ovo chronic treatment with this steroid produced a reduction in the allosteric coupling between GABA and benzodiazepine sites and the steroid modulatory sites. On the other hand, this treatment increased the coupling between GABA receptor sites and benzodiazepine and barbiturate modulatory sites. These data suggest that epipregnanolone may endogenously modulate GABAa receptor interactions and consequently affects its function.

Carmanchahi, Pablo Daniel. "El órgano Vomeronasal del armadillo Chaetophractus villosus (Xenarthra): Estudios sobre su morfología y papel fisiológico : Exploración de una posible nueva función" (2000) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El órgano vomeronasal (OVN) es una estructura quimiorreceptora presente en la mayoría de los mamíferos. No hay estudios sobre este órgano en el Orden Xenarthra. En la presente Tesis Doctoral, se realiza un estudio de las características ultraestructurales y lectinohistoquímicas de este órgano. Se propone el uso del diclobenil como instrumento útil para el estudio de la dinámica celular del mismo. También se propone a la Proteína G como marcadora de neuronas en diferente estado de desarrollo. Además, se caracteriza cualitativa y cuantitativamente la actividad bioeléctrica de los bulbos olfatorios y la neocorteza frontal de animales con desaferentación vomeronasal. Los hallazgos morfológicos y fisiológicos presentados, constituyen la base indispensable para ulteriores estudios sobre los factores que regulan la dinámica celular y la neoformación neuronal. Por último, se suministran evidencias de una nueva función del OVN relacionada con la neurofisiología del Sueño. Esto abre nuevas e inesperadas perspectivas para la investigación del papel fisiológico de este órgano.

Abstract:
The vomeronasal organ is a chemorreceptive structure present in most of the mammalian species. There are no studies of this organ in the order Xenartha. In this Doctoral Thesis we studied the ultrastructural features and the lectinhistochemístry of the organ. We propose the use of the herbicide diclobenil as a valuable tool for the study of the VNO cellular dynamics. We also propose to adopt protein G as a marker of the vomeronasal neurons in different developmental stages. Additionally, we studied the effect of vomeronasal deafferentation on the bioelectrical patterns of the olfactory bulb and frontal neocortex during wakefulnes and sleep. We provide evidence suggesting the existence of a new function of the VNO related to the display of brain electrical activity during Sleep. Our morphological and physiological findings provide a sound basis for the study of factors governing the cellular dynamics and neuronal regeneration of this organ.

Calviño, María Ana. "Estudio de moduladores endógenos de la Na+, K+ -ATPasa cerebral durante el desarrollo postnatal en ratas" (2001) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La Na+, K+-ATPasa es una enzima especialmente abundante en las membranas neuronales de la región sináptica, que parecería ser crucial en el ciclo celular normal y durante la diferenciación del Sistema Nervioso. Los resultados aquí presentados demuestran la presencia de dos fracciones solubles de corteza cerebral de rata, picos I y II, con distinta capacidad modulatoria sobre la Na+, K+-ATPasa de membranas sinaptosomales en un estadio temprano del desarrollo postnatal de la rata (4 días de edad). Además, una subfracción más pura del pico II se aisló de la corteza cerebral de ratas neonatas semejante a la de ratas adultas (denominada endobaína E por las propiedades símil-ouabaína), pero con mayor actividad sobre la enzima. Sin embargo, debido al comportamiento del modulador sobre la actividad de la Na+, K+-ATPasa de membranas sinaptosomales de corteza cerebral de ratas neonatas se sugirió que dicha sustancia podría fijarse además a sitios no relacionados con la inhibición de la enzima. Trabajando con prismas de corteza cerebral de rata, se comprobó que la endobaína E estimula la hidrólisis de fosfoinosítidos en forma transitoria a lo largo del desarrollo postnatal, un mecanismo de señalización intracelular implicado en la regulación de la plasticidad sináptica de los períodos críticos en el desarrollo del Sistema Nervioso. Se demostró que el mecanismo de acción de esta sustancia endógena sería diferente del de la ouabaína, aún cuando el efecto de ambas involucra la activación del subtipo 5 del receptor metabotrópico del glutamato y la liberación de glutamato por reversión del transportador de dicho neurotransmisor. Los datos sugieren que la liberación del neurotransmisor no sería suficiente para explicar el efecto de dichas sustancias y en el caso de la ouabaína los resultados estarían de acuerdo con la existencia de un sitio de unión en el receptor glutamatérgico.

Abstract:
Na+, K+-ATPasa is a synaptic membrane enzyme which seems to be crucial in the normal cell cycle and differentiation of the Nervous System. The presence of two brain soluble fractions -peaks I and II- which differently modulate Na+, K+-ATPase activity is described at an early postnatal stage of rat development (4-day-old rats). A more purified II-E fraction, termed endobain E (endogenous ouabain-like factor), was isolated from neonatal rat brain cortex which exerted a higher inhibitory activity than the homologous fraction prepared from adult brain. Such endogenous Na+, K+-ATPase modulator behavior on neonatal versus adult synaptosomal membrane suggested its binding to membrane sites unrelated of enzyme inhibition. Employing rat brain prisms, we found that, similar to ouabain, endobain E transiently stimulates phosphoinositide hydrolysis during postnatal brain development, a mechanism most likely responsible for neuronal neocortical plasticity during critical periods. Although the effect of both endobain E and ouabain involve subtype 5 metabotropic glutamate receptor activation and glutamate release through reversal of the plasma membrane glutamate transporter, a dissimilar mechanism was proved. Data suggested that glutamate release is not enough to explain the effect of both substances and are in favour of the existence of a glutamate receptor binding site for ouabain.

Iscla, Irene. "Modulación serotoninérgica de un circuito sensoro-motor en la sanguijuela Hirudo medicinalis" (2001) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El rol neuromodulador de la serotonina ha sido conservado a lo largo de la evolución y se ha observado en invertebrados y en vertebrados. Los invertebrados han sido utilizados como modelos de estudio de la modulación por serotonina, ya que la simpleza de sus sistemas nerviosos, permite correlacionar alteraciones comportamentales con modificaciones en los circuitos neuronales subyacentes a dichos comportamientos. La posibilidad de identificar inequívocamente a las neuronas serotoninérgicas, permite correlacionar su actividad con los efectos atribuidos a la serotonina. La serotonina es un importante neuromodulador en la sanguijuela: interviene en la modulación de varios comportamientos tales como la alimentación, el acortamiento defensivo y la natación. Las neuronas serotoninérgicas Retzius constituyen su fuente principal de liberación. La estimulación mecánica de la piel del animal produce la activación de las células mecanosensoriales P. Dicha activación es suficiente para evocar diversas respuestas motoras y a su vez, en paralelo, activar a las neuronas Retzius. Este trabajo de tesis tuvo como objetivo el estudio de la modulación serotoninérgica de un circuito sensoro-motor en el sistema nervioso central de la sanguijuela Hirudo medicinalis, basándose en la hipótesis de que la salida motora final estará determinada por la interacción de la via sensoromotora y la vía sensoro-moduladora. En la primera parte del trabajo se caracterizó la vía sensoro-motora entre las neuronas mecanosensoriales sensibles a presión (P) y las motoneuronas annulus erectus (AE), que inervan los músculos responsables de las erección de los ánulos en que se divide la pared corporal del animal. Losresultados muestran que: - La motoneurona AE recibe dos señales simultáneas ante la activación de la neurona mecanosensorial P: una excitatoria y otra inhibitoria. La fase excitatoria está mediada por una sinápsis directa y la inhibitoria por una interacción polisináptica. - La interneurona pasiva 151 ejerce un rol modulador sobre la sinápsis P-AE, interactuando con la motoneurona AE y con la(s) interneurona(s) que media(n) la fase inhibitoria de la conexión P-AE. En la segunda parte del trabajo se analizó el efecto de la serotonina exógena y de antagonistas serotoninérgicos sobre las propiedades intrínsecas de las neuronas P y AEy sobre la interacción P-AE. - La aplicación de serotonina exógena produjo la hiperpolarización de las neuronas AE, por activación de una conductancia a cloro sensible a los antagonistas metiotepina y mianserina. - La serotonina exógena causó una disminución de la amplitud de la fase inhibitoria de la interacción P-AE,y los antagonistas metiotepina y mianserina bloquearon este efecto. - La serotonina endógena ejercería una inhibición sobre la interacción P-AE.

Abstract:
The role of serotonin as neuromodulator has been conserved along evolution, being observed in vertebrates as well as in invertebrates. Invertebrates have been extensively used as models to study serotonin modulation because their simple nervous systems allow correlating behavioral changes with changes in the pattern of activity of the neural circuits that underlie specific behaviors. The precise identification of serotonin-containing neurons allows correlating their activity with the effects attributed to this amine. Serotonin is an important neuromodulator in the leech: it is responsible for the expression of feeding behavior and modulates shortening and swimming. Retzius neurons contain approximately half of the total ganglionic serotonin. Mechanical stimulation of the skin activates mechanosensory cells sensitive to pressure, P cells. This activation is capable to evoke several motor responses and in parallel to activate the serotonin-containing Retzius cells. The goal of this thesis work has been to evaluate the serotonin modulation of a sensory-motor circuit in the central nervous system of the leech Hirudo medicinalis, based on the hypothesis that the final motor output results of the interaction between a sensory-modulatory and a sensory-motor pathways. The aim of the first part of this work was to characterize the interaction between a pair of specific sensory and motor neurons: the P mechanosensory neurons and the AE(annulus erector) cells, a pair of motor neurons that innervate the muscles responsible for erecting the annuli into sharp ridges. The results show that - The response of the AE neurons was composed of excitatory postsynaptic potentials (EPSPs) and of inhibitory postsynaptic potentials (IPSPs). The EPSPs were transmitted via a monosynaptic pathway, and the IPSPs via a polysynaptic one. - The non-spiking neuron 151 is able to modulate the P-AE interaction, by means of rectifying electrical synapses with AE motoneuron and with the interneuronal layer that mediates the inhibitory response. In the second part of this work we studied the effects of serotonin and serotonin receptor antagonists on the P-AE interaction and on the intrinsic properties of the neurons involved. - Exogenously applied serotonin produced the hyperpolarization of AE motorneurons, due to the activation of a chloride conductance that was sensitive to methiothepine and mianserin. - Exogenously applied serotonin specifically diminished the amplitude of the inhibitory response to P cell stimulation, and this effect was also sensitive to methiothepine and mianserin. - Endogenous serotonin would exert an inhbitory modulation on this sensory-motor circuit.

Di Chenna, Pablo Héctor. "Síntesis de análogos de esteroides neuroactivos" (2002) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
En esta tesis se describe la síntesis de análogos de esteroides neuroactivos por dos vías: i) reordenamiento aniónico y radicalario de anillos ciclopropánicos,que llevó a la obtención de D-homo pregnanos conformacionalmente mhs flexibles. ii) introducción de un anillo aziridina en el esqueleto esteroidal, que permitió la preparación de un análogo conformacionalmente más rigido de minaxolona, un anestésico esteroidal. A partir de 11 α-hidroxiprogesterona se preparó la 11α-hidroxi-17β,18-ciclopregn-4-en-3,20-diona, ésta se transformó en los 3α-hidroxi-18-nor-D-homopregnanos con fusión de anillos A/B cis y trans por reducción del anillo A con Ni/Al/NaOH, seguido de oxidación, y tratamiento con NaOH/metanol. Se desarrolló la metodología de reordenamiento radicalario de ciclopropilcetonas vía hidruros de alquilmercurio aplicándola a distintos sustratos: ciclopropilcarvona, 3 β-acetoxi- 16α, 17α-metilenpregn-5-en-20-ona, 20β-hidroxi-4β,5βmetilenpregnan- 3-ona y 20-acetoxi-3α,5α-ciclopregnan-6-ona. Partiendo de 3β-acetoxi- 16α, 17α-metilenpregn-5-en-20-ona se obtuvo como producto principal el correspondiente D-homo pregnano (expansión del anillo) en un solo paso. Los resultados obtenidos demostraron la utilidad de los reordenamientos con hidruros de alquilmercurio como un método alternativo de reordenamiento radicalario de ciclopropilcetonas y especialmente útil en el caso de cetonas altamente impedidas donde los métodos tradicionales no dan buenos resultados. Se estudió también la posibilidad de realizar los reordenarnientos de ciclopropanos vía complejos de alquilcobalto a partir de ciclopropilalcoholes. Como estudio preliminar se sintetizó el primer complejo de alquilcobalto esteroidal, 3β- -pregn-5-en-20-ona,a partir de pregnenolona. Los intentos por tratar de introducir un buen grupo saliente en posición α al ciclopropano llevaron al reordenamiento catiónico. Finalmente se describe la aziridinación de pregn-11-eno-3,20-diona y 3α-acetoxipregn- 11-eno-20-ona mediante el uso de SesN=IPh y CuOTf que llevó a la formación de las N-Ses aziridinas esteroidales correspondientes; luego de desprotección y metilación se obtuvo la N-metil-11α, 12α-aziridino-5β-H-pregnano-3,20-diona y el análogo de minaxolona 3-α-hidroxi-N-metil-11α, 12α-aziridino-5β-H-pregnan-20-ona.

Abstract:
In this thesis the synthesis of analogues of neuroactive steroids is described i) by anionic and radical rearrangements of ciclopropane rings, that lead to cornformationally more flexible D-homopregnanes. ii) by introduction of an aziridine ring in the steroidal skeleton, that allowed the preparation of a rigid analogue of minaxolone, a steroidal anaesthetic. 11α- Hydroxy- 17β, 18-cyclopregn-4-ene-3,20-dione was prepared from 11α-hydroxy progesterone, and transformed into 3α-hydroxy-18-nor-D-homopregnanes with both cis and trans A/B ring fusion by reduction of ring A with Ni/Al/NaOH, followed by oxidation and treatment with NaOH/methanol. The radical rearrangement of cyclopropylketones via alkylrnercury hydrides was developed and used on a variety of substrates: cyclopropylcarvone, 3 β-acetoxy- 16α, 17α-methylenepregn-5-en-20-one, 20 β-hydroxy- 4β,5β-methylenepregnan-3-one and 20-acetoxy-3α,5α-cyclopregnan-6-one. 3β-Acetoxy- 16α, 17α-methylenepregn-5-en-20-one gave the D-homopregnane skeleton as the main product in one step (ring expansion). The results demostrated the usefullness of alkylmercury hydrides as an alternative method for the radical rearrangement of cyclopropylketones, especially with highly hindered ketones where the traditional methods fail. The possibility of radical rearrangement via alkylcobalt complexes from cyclopropyl alcohols was also explored. As a preliminary study 3β-pregn-5-en-20-one was prepared fiom pregnenolone. However, attempts to introduce a good leaving group next to the cyclopropane ring lead to a cationic rearrangement. Finally, the preparation of steroidal aziridines obtained by aziridination of 11-pregnene-3,20-dione and 3a-acetoxy- 11-pregnene-20-one with SesN=IPh and CuOTf is described; after deprotection and methylation N-methyl- 11α, 12α-aziridine-5β-H-pregnan-3,2O-dione and 3α-hydroxy-Nmethyl- 11α ,12α-aziridino-5β-H-pregnan-20-one(analogue of minaxolone) were obtained.

Falzone, Tomás Luis. "Estudio de la función del receptor dopaminérgico D4 en el sistema nervioso central a través del análisis de ratones modificados genéticamente" (2002) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Vilá Ortiz, Guillermo. "Caracterización de la expresión y actividad de las fosfatasas de Serina y treonina durante el desarrollo del sistema nervioso central : función de la Calcineurina" (2002) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El objetivo en esta tesis fue caracterizar el comportamiento de las fosfatasas de serina y treonina (STPasas) durante el desarrollo del sistema nervioso. Como modelo experimental se empleó en primera instancia el desarrollo postnatal del cerebelo de ratón, ya que durante este período se dan numerosos procesos, como el crecimiento axonal, la formación de sinapsis y la apoptosis, en los cuales las distintas STPasas podrían llegar a estar involucradas. Para caracterizar la expresión de los ARNm de las fosfatasas, se diseño una nueva estrategia, SSDD (Single-Strand Differential Display), la cual nos permitió determinar como era la expresión de los distintos mensajeros a distintas edades. Esta técnica no solo nos permitió observar que cada una de las STPasas detectadas presenta una expresión diferencial, sino que también identificar una nueva variante de splicing de la isoforma gamma de la PP1. Esta técnica también fue empleada con éxito para el estudio de STPsas en tumores del sistema nervioso, pudiéndose observar que tanto la expresión de la isoforma alfa de la PP1 como de las isoformas alfa y beta de la PP2A era mayor en tumores de índole maligna que en benignos. Además, se detectó por primera vez la isoforma gamma de la calcineurina (CaN Aγ) en tumores del sistema nervioso. Durante el desarrollo del cerebelo, se observó que PP2A no muestra variaciones significativas ni en la expresión de proteínas ni en la actividad fosfatasa que posee. Por otro lado, PP1 sí muestra diferencias no solo en la expresión de proteínas, donde se observa un aumento a P13 y una disminución posterior a P20, sino también en lo que respecta a su actividad, cuyo incremento coincide con el período en el cual se empiezan a formar las sinapsis entre los axones de las células grano y las espinas dendríticas de las células de Purkinje. En el mutante cerebeloso staggerer, en el cual se encuentran afectadas las células de Purkinje y no se produce la estabilización sináptica, se encontró que los niveles proteicos de PP1 no disminuyen a P20 como ocurre en el cerebelo normal, y que la actividad no se incrementaba. Por otro lado, la fosfatasa que mostró mayores variaciones durante el desarrollo fue la calcineurina. Específicamente, los niveles de proteínas de la isoforma CaN Aα se incrementan gradualmente con el tiempo, lo cual coincide con el período de formación de sinapsis. En este período además, se produce un incremento en la actividad de la calcineurina. En el mutante staggerer, los niveles de esta isoforma son similares hasta P11, pero después no se incrementan como sucede en el ratón normal. La actividad fosfatasa en el mutante decae también a partir de esta edad. Con el fin de estudiar con mayor detalle la función de la calcineurina, se estudió lo que ocurría en distintos cultivos del sistema nervioso (células PC12, células NT2 y cultivos primarios de células grano). Para esto se incubaron los distintos cultivos con inhibidores de la calcineurina y con oligonucleótidos antisentido contra las dos isoformas. En todos los casos se observó que, tanto la inhibición de la actividad como de la expresión, particularmente de la isoforma CaN Aβ, provocaba que las células murieran por apoptosis, independientemente del estadío de diferenciación en el que ellas se encontraran. Este proceso estaba relacionado con un aumento en los niveles de Bax y una disminución de Bad. Particularmente en el caso de las células NT2, se pudo observar que el aumento de la expresión de Bax coincidía con un incremento en la translocación de la proteína al núcleo, mientras que la disminución de Bad lo hacía con la aparición de “parches” en el citoplasma, lo que es indicativo de una translocación a mitocondria. Posteriormente se estudió lo que ocurría con estas proteínas pro-apoptóticas en el mutante staggerer, el cual presentaba una muy baja actividad de calcineurina. Bad no mostró variaciones pero los niveles de Bax a P20 aumentaron considerablemente. Todos estos resultados sugieren que la inhibición de la expresión o de la actividad de la calcineurina ocasiona que las células entren en apoptosis por un mecanismo que involucra, por lo menos, un aumento en los niveles de Bax.

Abstract:
The objective of this work was to characterize the behavior of serine/threonine phosphatases (STPases) during development in the nervous system. As first approach, mouse cerebellum postnatal development was employed as experimental model, because several processes during this period, such as axonal growth, synapses formation and apoptosis, might involved several STPases. A new method was developed, SSDD (Single-Strand Differential Display), to characterize mRNA expression of STPases, which allowed us to analyze the expression of these messengers at different ages. Using this method, not only a different pattern of mRNA expression was obtained but the identification of a new splicing form of PP1 gamma isoform was achieved. This technique was successfully applied to the study of the mRNA of STPases in tumors of the nervous system too, showing that the PP1 alpha, PP2A alpha and beta isoforms have a increased expression in malign tumors than in benign. In addition, for the first time, calcineurin gamma isoform (CaN Aγ) was detected in tumor of the nervous system. During cerebellum development, PP2A showed no significant changes in protein expression or in the phosphatase activity. On the other hand, PP1 shows differences, not only in protein expression, with an increase in expression at P13 and a posterior decrease at P20. The activity of PP1 was also modified, showing an increase that correlates with the period when synapses begin to form between granule cell axons and dendritic spines of Purkinje cells. When the cerebellar mutant mouse staggerer was analyzed, in which Purkinje cells are affected and synaptic stabilization are impaired, it was found that the protein PP1 levels do not decreased at P20, as in normal cerebellum, and that the activity no increased. On the other hand, the phosphatase that shows the most important changes was calcineurin. Specifically, protein levels of the CaN Aα isoform increased gradually with time, in correlation with the period of synapses formation. In addition, calcineurin showed a raise in its activity. In the staggerer mutant, similarily levels of this protein at P11 were observed, but after this time no increase in expression or activity were observed. With the objective to obtain a more detailed knowledge of calcineurin function, studies using several cultures of nervous system (PC12, NT2 and primary cultures of cerebellar granule cells) were conduced. Incubations with calcineurin inhibitors and oligonucleotide antisenses against both isoforms were performed. In all the cases, inhibition of either the activity or the expression, in particular of the CaN Aβ isoform, produced cell apoptosis, independently of the differentiated state in which the cells are found. In this process, increased Bax and decreased Bad levels were involved. In particular, in NT2 cells, the increased Bax expression was associated with an increased protein translocation to nucleus, while decreased Bad levels with a punctate staining pattern in the cytoplasm, indicating a translocation to mitochondria. Later, we study what happened with these pro-apoptotic proteins in the staggerer mutant mice, that presents a very low calcineurin phosphatase activity. In this case, Bad showed no modifications, but Bax levels increased condisederably. All these results sugget that expression or activity inhibition of calcineurin induce cells to enter in apoptosis, through a mechanism that involved, at least in part, increased in Bax levels.

Franco, Paula Gabriela. "Rol del ácido retinoico durante la neurogénesis primaria de Xenopus Laevis" (2002) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El primer paso para la construcción del sistema nervioso de los vertebrados es la formación de la placa neural. Varios reportes sugieren que la señal retinoide es esencial para el establecimiento normal del patrón neural y la diferenciación neuronal. Aunque se ha progresado mucho en este sentido, quedan aún muchas preguntas sin respuestas para tratar de elucidar el rol que los retinoides juegan durante el desarrollo embrionario. En este trabajo, dentro del contexto de la cascada de la neurogénesis primaria de Xenopus laevis, exploramos la habilidad de los retinoides de regular diferentes pasos de la cascada que lleva a la diferenciación neuronal. Mostramos que el tratamiento con ácido retinoico (RA) produjo un sustancial aumento en el número de neuronas primarias que expresan N-tubulina debido a un incremento de la diferenciación neuronal sin involucrar cambios en la proliferación o muerte celular programada. Las evidencias indican que este efecto se origina en los pasos iniciales de la cascada neurogénica, ya que este tratamiento alteró el balance entre dos genes de prepattern de expresión temprana. Por un lado, se observó inducción de la expresión de Gli3, que promueve el destino neuronal y por otro, inhibición de Zic2, un represor de la neurogénesis. Además, se modificó la expresión de otros marcadores que participan en los pasos intermedios de la cascada como Neurogenina, MyT1 y X-Delta-1. Paralelamente, determinamos que los retinoides reprimen la expresión de sonic hedgehog (shh) en la línea media del embrión tanto en la placa del piso como en la notocorda y establecímos por primera vez un nexo entre shh, el RA y la neurogénesis primaria. En experimentos de rescate fenotípico demostramos que el RA no es capaz de revertir el efecto inhibitorio de shh, Zic2 o una versión costitutivamente activa de Notch (NotchICD) sobre la neurogénesis primaria. Estos resultados, junto con el hecho de que un pulso corto de RA alrededor del comienzo de la gastrulación es suficiente para desencadenar la inhibición de la expresión de shh, sugieren que el RA participa muy tempranamente en la regulación de esta vía. El tratamiento con agonistas y antagonistas selectivos de los receptores de ácido retinoico (RAR) nos permitió, por un lado, confirmar que la activación de los RAR es suficiente para inhibir la expresión de shh e inducir la neurogénesis y por otro, determinar que RARα es necesario in vivo tanto para regular la expresión de shh, como para establecer el patrón normal de neuronas primarias. Mediante una estrategia de dominancia negativa establecimos que el receptor RARα1 es requerido para la correcta regulación de shh, ya que cuando se interfiere con su función, la expresión de shh se desinhibe. Finalmente, el bloqueo específico de la síntesis de RARγ1 por microinyección de un oligo morfolino antisentido produjo un aumento muy marcado de la expresión de shh, sugiriendo que esta isoforma también es necesaria para mediar la regulación negativa que los retinoides ejercen sobre la expresión de shh. Contrariamente, mostramos mediante esta misma estrategia, que el receptor RARα2.2 no es necesario para ejercer in vivo esta regulación. Todos estos resultados en conjunto proveen nuevas evidencias que profundizan la comprensión del rol de los retinoides durante el desarrollo embrionario, en particular durante la neurogénesis primaria y aportan herramientas críticas para ayudar a descifrar los mecanismos moleculares que determinan la construcción en espacio y tiempo de la placa neural.

Abstract:
The first step in making the nervous system of a vertebrate is the segregation of the neural plate. Several reports suggest that retinoid signal is essential for normal neural patterning and neuronal differentiation. Although there was a lot of progress in this way, many questions remain without answers to elucidate the role that retinoids play during development. In this work, inside the context of Xenopus laevis primary neurogenesis cascade, we explored retinoid's ability to regulate different steps of the cascade that lead to neuronal differentiation. We show that retinoic acid (RA) treatment produced a substantial induction in the number of primary neurons that express N-tubulin due to a promotion of neuronal differentiation without involving changes in proliferation or programmed cell death. Evidences indicate that this effect originates in the initial steps of neurogenic cascade, as this treatment altered the balance between two prepattern genes with early expression. By one side, we observed an induction in Gli3 expression, a promotor of neuronal fate and by the other side, inhibition of Zic2, a repressor of neurogenesis. Furthermore, the expression of other markers that participate in the intermediate steps of the cascade, as neurogenin, MyT1 and Delta-1, was also modified. At the same time, we determined that retinoids repressed sonic hedgehog (shh) expression in the embryo midline, both in the floor plate as well as in the notochord and we established for the first time a link between shh, RA and primary neurogenesis. In phenotypic rescue experiments, we show that RA is not capable to reverse the inhibitory effect caused on primary neurogenesis by shh, Zic2 or a constitutively active form of Notch (Notch ICD). These results, together with the fact that a short RA pulse near the beginning of gastrulation is sufficient to inhibit shh expression, suggest that RA participate very early in the regulation of these processes. The treatment with selective agonists and antagonist of RA receptors (RAR) allowed us, first, to confirm that RAR activation is sufficient to inhibit shh expression and to induce neurogenesis, and second, to determine that RARα is required for proper shh regulation, as when we interfered with its function, shh inhibition was lost. Finally, the specific blockade of RARγ1 synthesis, by microinjection of a morpholino antisense oligo, produced a great induction of shh expression suggesting that this isoform is also necessary to mediate the negative regulation that retinoids exert over shh expression. On the contrary, we showed by the same strategy, that RARα2.2is not required for this regulation in vivo. All these results together, provide new evidences to understand the role that retinoids play during development, particularly during primary neurogenesis and contribute with critical tools to decipher the molecular mechanisms that lead to neural plate construction in space and time.

Di Paolo, Nelson César. "Estudio del efecto del factor de Necrosis tumoral -alfa sobre las neuronas dopaminérgicas de la substantia nigra en relación a la enfermedad de Parkinson" (2002) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La enfermedad de Parkinson (PD, “Parkinson Disease”) es una enfermedad neurodegenerativa crónica, de desarrollo muy lento. Su característica neuropatológica sobresaliente es la pérdida de las neuronas dopaminérgicas de la substantía nigra (s.n.) del cerebro. No se conoce la causa cierta, ni existe una cura para esta enfermedad. Las citoquinas inflamatorias han sido halladas en el cerebro de pacientes con diversas enfermedades neurodegenerativas, inclusive con PD. El Factor de Necrosis Tumoral-alfa (TNF) es una citoquina de particular interés, porque puede inducir tanto la sobrevida como la muerte de neuronas. El TNF y sus receptores han sido detectados en la s.n. de pacientes con PD, pero no de personas sanas. Sin embargo, no se tiene ninguna evidencia de cual podría ser la función del mismo en dicha patología. Utilizando ratones knock-in “hipomórficos” y un promotor específico de la s.n. (engrailed), se logró la expresión constitutiva de TNF en la s.n. de ratones. Combinando lo previo con dos elementos más (vectores adenovirales y el sistema Cre-LoxP), se desarrolló un modelo para lograr la expresión crónica de diferentes niveles de TNF en el cerebro de ratones in vivo. El mismo fue utilizado para analizar el papel de esa citoquina en la sobrevida o muerte de las neuronas dopaminérgicas. Realizando una única inyección estereotáxica de vectores adenovirales (Ad), se logró transducir las neuronas dopaminérgicas de la s.n. del ratón casi en un 100%. Así, cuando animales knock-in fueron inoculados en la s.n. con un adenovector codificante para la recombinasa Cre (AdCre), se observó la recombinación y escisión de un cassette que interfería con la expresión del transgén (cassette “PGK-neo”). El mismo estaba flanqueado por sitios llamados Lox-P (“floxeado”), los cuales son reconocidos por la recombinasa Cre. Seguidamente se demostró un aumento específico en la expresión del TNF respecto del basal en la s.n. de los animales knock-in inyectados con el AdCre, pero no cuando fueron inyectados con un Angal, o en animales silvestres (wt) inyectados con cualquiera de los dos adenovectores. Esos resultados demostraron que el mencionado cassette PGK-neo ejerce un efecto de “interferencia transcripcional” sobre el transgen de interés. Así, la combinación de las estrategias mencionadas ha permitido lograr la expresión constitutiva, e inducida, de una proteína de interés (TNF) en la s.n. del ratón. El análisis funcional de estos animales reveló que el TNF crónico inducido en algún momento de la vida adulta del animal provoca la lenta y progresiva desaparición de las neuronas dopaminérgicas de la s.n., representando un nuevo modelo de PD. Por otro lado, fue muy interesante observar que la expresión constitutiva de TNF logró aumentar 3 veces más el número de neuronas sobrevivientes que en los grupos controles ante el tratamiento de los animales con 6-hidroxidopamina (6-OHDa), una droga utilizada para modelar la PD. Estos resultados son un indicio para comenzar a comprender datos previos contradictorios de la literatura, referidos a la muerte o protección de neuronas mediado por TNF (el efecto final en cada caso podría depender de la concentración). La información aquí presentada será útil al considerar la posibilidad de una terapia que de alguna manera u otra afecte al TNF, o a cualquier otra citoquina (anti-inflamatorios, por ejemplo), como se ha realizado recientemente para esclerosis múltiple. Finalmente, la estrategia utilizada permitirá el estudio de las funciones de proteínas expresadas en la s.n. en forma controlada, y abre la posibilidad de establecer nuevos modelos animales de PD. Aún más, utilizando otros promotores endógenos, podrá permitir el estudio de otras patologías crónicas en el cerebro.

Abstract:
Parkinson Disease (PD) is a debilitating, long-term neurodegenerative disease, which most important neuropathological feature is the loss of dopaminergic neurons in the substantia nigra (s.n.) of the brain. It is not known its cause, nor exists a cure for this disease. Immune cytokines have been found in the brain of patients with many neurodegenerative diseases, including PD. Tumor Necrosis Factor-alpha (TNF) is a cytokine of particular interest, because it can induce both the survival or death of neurons. Importantly, it has been found in the s.n. of PD patients, but not in control subjects. Nevertheless, it is not known which function could have TNF in this disease. Combining “hypomorphic” knock-in mice and a promoter specific for the s.n. (engrailed), we obtained constitutive expression of TNF in the s.n. of mice. Combining two more elements (adenoviral vectors and the Cre-LoxP system), we had developed a model to obtain chronic expression of different levels of TNF in vivo in the s.n. of mice. This system was used to study the role of this cytokine in the survival or death of dopaminergic neurons. We found that we could transduce dopaminergic neurons of the s.n. of adult mice with almost 100% efficiency with a single stereotaxic injection of adenoviral vectors. When knock-in mice were inoculated in this brain region with an adenoviral vector coding for Cre recombinase, a “floxed” PGK-neo cassette was recombined. In addition, s.n.-specific TNF expression was up-regulated in the AdCRE-injected knock-in mice but not in knock-in mice injected with Adbetagal or in AdCRE-injected control animals. These results showed that the PGK-neo cassette had a “transcriptional interference” effect on TNF expression. Moreover, the combination of the mentioned strategies allowed for the basal expression, and the temporal onset of an up-regulation, of a protein of interest in the s.n. of mice. When we analyzed the functional effects of TNF on neuronal viability, we found that longterm TNF up-regulation was deleterious, inducing the progressive death of dopaminergic neurons. This has provided us with a new animal model of PD. On the other hand, it was very interesting to observe that the constitutive expression of TNF could protect 3 times more neurons than wt mice in an accepted PD model injecting 6-OHDa, a neurotoxin used as an accepted PD model, into the striatum. These results should help to understand previous contradictory data in the literature related to the neuroprotective or neurodegenerative effects of TNF (the final effect could depend on subtle differences on the TNF concentration). Even more, the information presented here should be considered when designing a possible therapy for PD that could affect cytokines expression (and TNF in particular) in the s.n., as has recently been tested for multiple sclerosis. Finally, the strategy used in this work provides the means to analyze the function of proteins expressed in the s.n. in a temporal and regional controlled manner, and opens up the possibility to establish other new animal models of PD. Even more, using other endogenous promoters, it should facilitate the study of other chronic pathologies in the adult mouse brain.

Turjanski, Adrián G.. "Interacción de la melatonina con radicales libres" (2003) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El objetivo de este trabajo de tesis fue el estudio a nivel molecular de la interacción de la melatonina (N-acetil-S-metoxitriptamina) con dos radicales libres de relevancia biológica, el radical oxhidrilo (OH·) y el óxido nítrico (NO). Para el desarrollo del presente trabajo se analizaron estas interacciones químicas desde un enfoque teórico, mediante técnicas de simulación computacional, desde un enfoque experimental, a través del estudio de las mismas en condiciones aisladas y controladas, y a través de la evaluación de los alcances fisiológicos de las reacciones propuestas. Para evaluar las interacciones con los diferentes blancos se analizó, en primer término, la superficie de energía potencial de la melatonina mediante técnicas de dinámica molécular basadas en campos de fuerzas clásicos y métodos semiempíricos. Se prestó especial atención a los aspectos relacionados con su libertad conformacional en vacío y en solución acuosa. Asimismo, se analizó la dependencia de las propiedades moleculares con la conformación. La reacción con el radical oxhidrilo se estudió mediante técnicas de estructura electrónica, evaluando los posibles mecanismos de reacción y realizando una exhaustiva caracterización de los intermediarios. El estudio de la interacción con NO se puede dividir en dos partes: i) la identificación y caracterización de los productos de reacción y la elucidación de los mecanismos operantes en diversos medios; y ii) el estudio del efecto de la melatonina sobre la biosíntesis de NO en la retina de hámster. Finalmente, mediante el uso de técnicas de resonancia magnética nuclear y de dinámica molecular, se realizó un estudio detallado de la interacción entre la melatonina y la calmodulina, una proteína con probado efecto estimulatorio en la biosíntesis del NO.

Abstract:
The goal of this thesis was the study at a molecular level of the interactions of melatonin (N-Acetyl-5-metoxytriptamine) with two free radicals of biological relevance, hydroxyl (OH·) radical and nitric oxide (NO). The evaluation of the different interactions has been performed by a theoretical approach using molecular modeling tools; through the study of these reactions in isolated and controlled conditions, and finally by the evaluation of their physiological relevance. In order to evaluate the interactions with these different targets, the potential energy surface of melatonin has been analyzed by classical molecular dynamics and semiempirical electronic structure methodologies. Special attention has been paid to the conformational behavior in vacuum and aqueous solution. Moreover, the influence of conformation on several properties has been studied. The reaction with OH· has been analyzed with electronic structure methods. Feasible reaction mechanisms have been evaluated along with a thorough characterization of the intermediates. The research on the interaction with NO consisted of: i) the identification and characterization of the products, and the elucidation of the mechanisms operative in different environments ii) by the analysis of the effect of melatonin on NO biosynthesis in the hamster retina. Finally, by means of nuclear magnetic resonance and molecular dynamics techniques, a detailed study of the interaction of melatonin with calmodulin, a stimulatory protein of NO biosynthesis has been carried out.

Depino, Amaicha Mara. "Estudio de la interleuquina-1 en modelos fisiológicos y patológicos del sistema nervioso central" (2003) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Las citoquinas pro-inflamatorias son inducidas en condiciones patológicas en el sistema nervioso central (SNC) en situaciones de trauma o infección, y se ha demostrado que son capaces de exacerbar y/o disminuir una lesión (Rothwell and Luheshi, 2000). Asimismo, son expresadas de manera constitutiva e inducible por las células del SNC y actúan fisiológicamente sobre las neuronas en el cerebro normal adulto, modulando la plasticidad sináptica, la transmisión sináptica, etc. (Vitkovic et al., 2000). El sistema de la interleuquina-l (IL-1) juega un rol decisivo en la respuesta inflamatoria. La expresión de sus ligandos (IL-1α, lL-1β e IL-1ra) y de sus receptores ha sido demostrada en varias regiones del SNC y bajo diversas condiciones (Rothwell and Luheshi, 2000). Otros trabajos han demostrado no sólo una variedad de efectos de la lL-1 en el cerebro o en neuronas y glia in vitro, sino que los resultados publicados hasta la fecha resultan muchas veces contradictorios, demostrando efectos opuestos en el mismo sistema de estudio. El objetivo general de esta tesis es estudiar de manera sistemática y profunda los roles fisiológicos y los efectos farmacológicos de la IL-1 en el cerebro. Para ello se investigó a la molécula en cuatro modelos diferentes en los cuales se estudiaron las respuestas de la glia, las citoquinas, la neurodegeneración y las variaciones en el comportamiento, de forma de obtener una visión global de la fisiología de la IL-1 en el SNC. (1) Observamos similitudes y diferencias regionales en la respuesta aguda a la IL-1β. Por ejemplo, detectamos reclutamiento de neutrófilos en todas las regiones inyectadas, pero neurodegeneración sólo en el giro dentado. (2) En un modelo en rata de la enfermedad de Parkinson observamos Ia activación atípica de la microglia en la región lesionada, con una regulación particular de la expresión de citoquinas. (3) Demostramos que la neurogénesis en el mesencéfalo no es un fenómeno fisiológicamente relevante. (4) Demostramos que la IL-1α endógena hipocampal tiene un rol modulador del aprendizaje aversivo. De esta manera, caracterizamos funciones y/o efectos de la IL-1 en el SNC, obteniendo evidencia empírica no sólo de funciones especificas de la IL-1 sino también de características más generales de la gliosis/inflamación en el SNC. Así, observamos que los efectos de la IL-1 dependen tanto de las concentraciones utilizadas como de la región que se está estudiando y, probablemente, de la densidad glial en la misma. Por ejemplo, observamos que la IL-1 endógena modula el aprendizaje, pero que, cuando se inoculan cantidades farmacológicas de la misma, causa degeneración en la misma región (hipocampo).

Abstract:
Pro-inflammatory cytokines are induced in pathological conditions of the central nervous system (CNS) both after trauma and infection, and it was shown that they can exacerbate and/or diminish the lesion (Rothwell and Luheshi, 2000). Moreover, they are expressed by brain cells both constitutiver and after induction, and act physiologically on neurons in the adult nonnal brain, modulating synaptic plasticity, synaptic transmission, etc. (Vitkovic et al., 2000). The interleukin-l (IL-l) system plays an important role in the inflammatory response. The ligands (IL-1α, IL-1β and IL-1ra) and their receptors are expressed in many regions of the CNS and under different conditions (Rothwell and Luheshi, 2000). IL-l agonists have many effects both in the brain and in neurons and glia in vitro. Nevertheless, many reported effects are contradictory and even opposing. The main aim of this thesis is to gain a deep insight into the physiological roles and pharrnacological effects of IL-l in the brain. We used four different models to study the glial response, cytokine expression, neurodegeneration and behavior, to achieve a global idea of the physiology of IL-l in the CNS. (l) We observed similarities and differences in the regional response of the CNS to the acute administration of IL-1β. For example, we detected neutrophil recruitment in all injected regions, but neurodegeneration only in the dentate gyrus. (2) ln a rat model of Parkinson's disease we observed an atypical microglial activation in the lesioned region, with a tight regulation of cytokine expression. (3) We showed that there is no physiologically relevant neurogenesis in the adult rat mesencephalon. (4) We demonstrated a modulatory role of endogenous hippocampal IL-1α in aversive learning. In summary, we characterized the function and/or effects of IL-l in the brain, finding evidence not only for specific functions of IL-l but also for more general effects of gliosis/inflammation in the CNS. Indeed, we observed effects of IL-l that depend both on the concentration used and on the region under study, and probably on the glial density in it. For example, we observed that the endogenous IL-l modulates learning but exogenous IL-l causes degeneration in the same region (the hippocampus).

Belforte, Juan E.. "Participación del estriado de la rata en los mecanismos de la analgesia endógena" (2003) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Los ganglios de la base están constituidos por una serie de núcleos subcorticales bilaterales que forman un circuito altamente interconectado; poseen una estrecha relación anatómica y funcional con el tálamo y la corteza cerebral y han sido clásicamente involucrados en el control de la función motora. Los componentes principales de los ganglios de la base son el globo pálido, la sustancia negra, el núcleo subtalámico y el estriado. Este último es el principal núcleo de entrada de información a los ganglios de la base. Recibe aferencias glutamatérgicas excitatorias, topográficamente organizadas de prácticamente toda la corteza cerebral y varios núcleo talámicos. A su vez, la sustancia nigra pars compacta ejerce, mediante la proyección dopaminérgica nigroestriatal, un papel regulatorio sobre la actividad del estriado. Recientemente han surgido evidencias electrofisiológicas, comportamentales, bioquímicas y clinicas que sugieren la participación de los ganglios de la base en la nocicepción y específicamente en los mecanismos de modulación del dolor. Es asi que, con el objeto de ampliar los conocimientos referentes al rol funcional de los ganglios de la base en la neurofisiología del dolor, el objetivo de esta tesis doctoral fue el de estudiar la participación del estriado de la rata en el control de la nocicepción y los mecanismos de analgesia endógena. Para ello trabajamos sobre un modelo de dolor que caracterizamos y validamos: el reflejo de abertura bucal evocado por la estimulación nociceptiva de los incisivos inferiores en ratas anestesiadas. Empleando dicho modelo, pudimos demostrar que la activación tanto eléctrica como química (mediante microinyecciones intraestriatales de glutamato) de determinadas regiones del mismo resulta en una disminución significativa en la amplitud del reflejo. Por medio de registros extracelulares de neurona única (single unit) en los núcleos motor y sensorial del trigémino se pudo analizar el efecto inhibitorio del estriado sobre neuronas de la via del reflejo. De esta manera, demostrarnos que el efecto inhibitorio generado por la estimulación del estriado se debe a la modulación de las aferencias sensoriales y no a un efecto motor, como podría esperarse al tratar con los ganglios de la base. El análisis conjunto de los resultados expuestos en esta tesis nos lleva a considerar fuertemente la participación de los ganglios de la base en la modulación del dolor y en los mecanismos de analgesia endógena. De esta manera, los ganglios de la base no solo estarían involucrados en la coordinación e integración de la función motora con aspectos motivacionales y afectivos; sino que además, podrían promover respuestas fisiológicas adaptativas consecuentes con el plan motor seleccionado. La activación de los mecanismos de analgesia endógena podría formar parte de este proceso.

Abstract:
The basal ganglia consist of a number of highly interconnected nuclei that conform a closed cortico-basal ganglia-thalamo-cortical loop. The principal components of the basal ganglia are the striatum, the globus pallidus, the substantia nigra and the subthalamic nucleus. The most abundant inputs to the basal ganglia arise from the cortex in the form of topographically organized excitatory glutamatergic cortico-striatal projection. Dopamine, released from endings of neurons that are located in the substantia nigra pars compacta, modulates the activity of striatal cells and therefore of the whole circuit. The involvement of the basal ganglia in motor functions has been well studied. However, several lines of evidence have implicated the basal ganglia with autonomic, affective and cognitive function. In addition, recent electrophysiological, pharmacological, behavioral and clinical experiments indicate that the basal ganglia also process noxious somatosensory information. The basal ganglia receive noxious somatosensory inputs from several sources such as the cerebral cortex, intralaminar nuclei of thalamus, raphé nuclei and amygdala. The noxious inputs produce activation or inhibition of a high proportion of the striatal, globus pallidus and substantia nigra neurons in anesthetized animals. Studies made in human volunteers have demonstrated that thermal painful stimulation of the hand increased the blood flow within the contralateral striatum. In addition, many patients with Parkinson diseases complain of pain dysfunctions not related to the motor disturbances. The objective of my doctoral thesis was to determine whether the striatum could be involved in the modulation of nociceptive inputs. We worked with 300-450 g Sprague-Dawley rats anesthetized with urethane 1.2 g/kg and s.c. local anesthetic, in which painful responses were evoked by electrical stimulation of the tooth pulp of lower incisors. The jaw opening reflex was measured as the peak to peak amplitude of the electromyographic response evoked in the digastric muscle by means of bipolar Stainless steel twisted electrodes. The head of the animals was fixed to a stereotaxic frame and different regions of the striatum were electrical or chemical stimulated during the experiments. In addition, in a second set of experiments extracellular single unit activity was recorded by mean of glass microelectrodes (l-lOMΩ), filled with 2% Pontamine Sky Blue in 2M NaCl. Spontaneous neural activity and evoked by dental nociceptive stimulation was recorded within the spinal trigeminal nucleus pars eaudalis and motor trigeminal nucleus and off-line quantified using post-stimulus time histograms. The striatum was stimulated with a microinjection of glutamate (82 nmol/0.5 μl). The present study demonstrates that unilateral electrical and chemical stimulation of some regions of the medial striatum (between bregma +0.1 and +0.6 approximately) could inhibit the nociceptive reflex.. The activation of striatal neurons mainly inhibited the responses evoked by tooth pulp stimulation in second order neurons of the sensory trigeminal nucleus without affecting the motor response directly. In conclusion, our results provide evidence that the striatum is involved in the modulation and control of nociceptive inputs and suggest an involvement of the striatum in the regulation of endogenous analgesic systems.

Locatelli, Fernando F.. "Participación de la proteína quinasa dependiente de AMP cíclico (PKA) en la formación de la memoria de largo término en Chasmagnathus" (2003) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Las hipótesis para el estudio de las bases neurobiológicas del aprendizaje y la memoria consideran que la información es almacenada por el sistema nervioso como cambios en las conexiones entre neuronas. Estos cambios son el resultado de un proceso de transformación inducido por la experiencia y dirigido en cada neurona por la activación de las vías de transducción, que por medio de la accion de quinasas, regulan cambios de corto término y la expresión de genes responsables de los cambios perdurables que subyacen la memoria de largo término. En la presente tesis se estudió la participación de la proteína quinasa dependiente de AMP-cíclico (PKA) en la formación de una memoria de largo término y aspectos de su activación fueron estudiados en estrecha relación con la experiencia y el tipo de memoria inducido. Con este objetivo se utilizó el paradigma de memoria contexto-señal del cangrejo Chasmagnathus granulatus, en el cual el animal aprende a reconocer la inocuidad de un estímulo inicialmente peligroso. Ante la falta de conocimiento previo sobre esta vía de transducción en crustáceos, se estudió la distribución de la actividad basal y total de PKA en sistema nervioso de cangrejo y se identificó y caracterizó a las isoformas I y II de la misma. Mediante la administración de un inhibidor de PKA, a distintos tiempo respecto del entrenamiento, se determinó la existencia de dos períodos en los cuales la actividad de PKA es fundamental para la consolidación. El primero durante el entrenamiento y el segundo en una ventana temporal entre 4 y 8 horas después del mismo. La medición de la actividad de PKA durante la consolidación permitió comprobar que la activación de PKA es parte de los mecanismos de la consolidación directamente inducidos por la experiencia. Se determinó que durante el segundo período de dependencia de PKA para la consolidación existe un aumento de la isoforma de PKA más sensibles al AMPc, PKA I, que estaría involucrado en el aumento de actividad de PKA necesario durante esa etapa de la consolidación. Finalmente, se estudió que aspectos temporales y mecanísticos de la activación de PKA son función específica de la activación inducida por distintas experiencias. La participación diferencial de isoformas de PKA es sugerida.

Abstract:
Current hypothesis for the study of neurobiological basis of learning and memory consider that information provided by experience is encoded as changes in the connections between neurons. These changes are consequence of a transformation process initiated by the experience and directed by coordinate action- of signal transduction pathways. Through phosphorylation, kinases regulate short-term synaptic changes and the expression of genes involved in the plastic changes that underlie the long-term memory. Works at this thesis were aimed at studying the role of cyclic AMP-dependent protein kinase (PKA) on long-term memory formation and specific aspects of its activation were studied in relation with the kind of experience and the memory induced. The experimental model used was the context-signal learning paradigm of Chasmagnathus granulatus crab. The lack of previous information about the CAMP pathway in crustaceans prompted us first to characterize PKA from crab neural tissues. Basal and total PKA activity distribution was studied in the crab neural system and we also identified and characterized PKA isoforms I and 11. Using in vivo administration of a PKA inhibitor at different times from training, two periods of PKA dependence were determined for memory consolidation. The first of them during training session and a second one in a time window from 4 to 8 hours after training. PKA activity was measured in neural ganglia after training revealing that PKA activation is part of mechanisms directly induced by experience and involved in consolidation. Coincidently with the second PKA dependence period, an increase in the more sensible isoform, PKA I, was found. This increase could be responsible for the PKA activity necessary during this period. Finally, temporal and mechanistic aspects of PKA activation were found to be specific functions of the activation induced by different experiences that induce different memories. Differential PKA isoform participation is also suggested.

Goutman, Juan D.. "Caracterización farmacológica y biofísica de los receptores ionotrópicos de Gaba" (2003) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El ácido γ-aminobutírico (GABA) es el principal neurotransmisor inhibitorio del sistema nervioso central de vertebrados y hasta el momento se han caracterizado tres tipos de receptores de GABA, según sus propiedades farmacológicas: GABAa, GABAb y GABAc. Los receptores de GABAa (GABAaR) y GABAc (GABAcR) comparten además su mecanismo de señalización, ambos son receptores ionotrópicos con una alta permeabilidad a iones cloruro. Los receptores de GABAb son metabotrópicos, generalmente acopladas a proteínas G. En esta tesis se presenta una extensa caracterización de las propiedades farmacológicas y biofísicas de los receptores de GABA, con especial énfasis en los GABAcR Este subtipo de receptores de GABA fue el último en ser identificado y se caracteriza por su insensibilidad al antagonista clásico GABAérgico, bicuculina y por el lento curso temporal de sus respuestas. Este trabajo se realizó expresando los receptores en ovocitos de Xenopus laevis y estudiando sus propiedades con dos diferentes técnicas electrofisiológicas: fijación de voltaje con dos electrodos (FVDE) y patchclamp en la configuración outside out. Los receptores ionotrópicos de GABA (GABA-R) son modulables por una diversidad de compuestos de diferente naturaleza química. Entre ellos se encuentran los flavonoides (F), una familia de compuestos aislados de plantas vasculares que presentan una gran variedad de acciones neurofarmacológicas. Algunos son ansiolíticos y sedantes, y se ha propuesto que su mecanismo de acción sería a través de los GABAaR. En este trabajo, evaluamos la acción de un grupo de F sobre las respuestas mediadas por GABA-R. Los F utilizados en este trabajo fueron: quercetina, crísina, apígenina, morina, flavona y α-naftoflavona. Contra lo esperado, los F evaludados tuvieron un efecto inhibitorio general tanto sobre los GABAaR como los GABAcR. Quercetina fue el más potente para ambos receptores con un IC50 de aproximadamente 4 µM en cada caso. También se evaluó la acción de quercetina en otros receptores ionotrópicos de neurotransmisores, como los colinérgicos nicotínicos, serotonina y kainato. En todos ellos se observaron efectos inhibitorios con distinta potencia. Tanto los GABAaR como los GABAcR son sensibles al alcaloide picrotoxina. Se han propuesto distintos mecanismos para su acción sobre los GABAaR incluyendo efectos no-competitivos y mixtos. Sin embargo, aún no se ha esclarecido suficientemente el mecanismo de acción en los GABAcR. Picrotoxina produjo una inhibición reversible con un IC50 = 0.6 ǂ 0.1 µM. La curva dosis-respuesta (D-R) para GABA en presencia del antagonista (1, 10 y 100 µM) sufrió un desplazamiento hacia la derecha y para las concentraciones más altas de esta toxina, una reducción en la respuesta máxima. Este resultado sugeriría un mecanismo de acción de tipo no-competitivo. No obstante, al igual que los antagonistas competitivos, las respuestas a concentraciones bajas de GABA fueron más sensibles a picrotoxina que las más altas. La inhibición por esta toxina fue también dependiente del uso, es decir, requirió la activación de los receptores para ejercer su efecto. La recuperación de la inhibición también fue facilitada por la acción de GABA. Además, picrotoxina produjo un aumento en la velocidad de de-activación de las respuestas al GABA, sugiriendo un mecanismo de tipo no-competitivo. En resumen, la inhibición de los GABAcR por picrotoxina tendría un mecanismo de acción no-competitivo o mixto, y dependiente del uso aunque menos que los GABAaR. Los GABAcR son sensibles a la modulación por iones trivalentes de la serie de los lantánidos (L) que producen un incremento en las respuestas a GABA. En un estudio previo se caracterizó la acción de uno de los elementos pertenecientes a los L, lantano (La³+); mientras que en este trabajo se analizaron los efectos de otro, lutecio (Lu³+). Ya en experimentos preliminares, se observó que la acción de Lu³+ sería más compleja ya que produjo un aumento rápido de la corriente, seguido de una atenuación durante la aplicación del ión sobre la respuesta a GABA. Lu³+ provocó una aumento en la afinidad aparente por GABA (0.4 ǂ 0.1 µM) y un incremento en la respuesta máxima a concentraciones saturantes de agonista. También se evaluó cómo afectaba la presencia de Lu³+ a la acción de ciertos antagonistas, como parámetro de la función de los GABAcR. El antagonista competitivo, TPMPA, inhibió las respuestas evocadas por GABA en presencia de Lu³+ con una potencia semejante a lo observado en ausencia de este ión. No obstante, no tuvo un efecto protector de la atenuación de la respuesta mediada por Lu³+, sugiriendo que este proceso sería operado por este ión independientemente de GABA. Las respuestas evocadas en presencia de Lu³+ también fueron sensibles a picrotoxina pero con caracteristicas diferentes a lo ya descripto. Se elaboró, además, un modelo de gating de los GABAcR y de la acción de Lu³+, donde se propone la existencia de dos estados abiertos, revelado por la presencia de este ión, que además mediaría un proceso de desensibilización independiente de GABA. Los estudios existentes sobre la cinética de los GABAcR fueron hechos con técnicas de pobre resolución temporal, y por esto decidimos realizar esta serie de experimentos en parches de membrana con la técnica de patch-clamp en la configuración outside out. Las respuestas al GABA obtenidas con esta metodología presentaron un curso temporal característico de los GABAcR: activación y de-activación lentas, de varios segundos de duración, con escasa desensibilización. La afinidad aparente por GABA calculada fue 4.0 ǂ 0.8 µM con un n de Hill = l.7 ǂ 0.5. La relación corriente-voltaje fue lineal, y el canal mostró una permeabilidad alta a cloruro. Se evaluó la sensiblidad de los GABAcR en parches de membrana a una serie de agonistas (TACA, β-alanina, glicina), antagonistas (TPMPA, picrotoxina, quercetina, zinc) y moduladores (La³+ y Lu³+) conocidos. Todos estos produjeron efectos similares al descripto previamente. Un estudio más profundo de la cinética de de-activación de las respuestas mostró que a concentraciones altas de agonista, la relajación era mejor descripta por ecuación de decaimiento exponencial de segundo orden; mientras a dosis cercanas al EC50,de primer orden. Esto sugeriría un modelo de gating con dos estados abiertos con distinta cantidad de moléculas de agonista unido, que fue evaluado realizando simulaciones numéricas de la actividad del receptor.

Abstract:
γ-arninobutyric acid (GABA) is the main inhibitory neurotransmitter in vertebrate central nervous system. Three GABA receptors subtypes have been described according to their pharmacological properties: GABAa, GABAb, and GABAc. GABAa (GABAaR) and GABAc (GABAcR) receptors also share their signaling mechanism, they are both ionotropic receptors with high chloride permeability. GABAb receptors are metabotropic and commonly coupled to G protein. In this thesis, we show an extent pharmacological and biophysical description of GABA receptors with special interest in GABAcR. This is the more recently identified GABA receptor and characterizes by its resistance to the classic GABAergic antagonist, bicuculine, and its slow time-course responses. Receptors were studied in this work by means of the expression in Xenopus laevis oocytes and two different electrophysiological techniques: two electrode voltage clamp (TEVC) and patch-clamp in outside out configuration. Ionotropic GABA receptors (GABA-R) can be modulated by a variety of compounds with different chemical structure. Flavonoids (F) are a group of compounds isolated from vascular plant that show distinct neuropharmacological effects. Some of them are anxiolytic and sedative, and a mechanism mediated by GABA receptors has been suggested. In this study, we have evaluated the effects of a group of F on GABA receptors function. The F tested were: quercetin, chrisin, apigenin, morin, flavone and α-naphtoflavone. Unexpectedly, these F showed an overall inhibitory effects on GABAaR and GABAcR. Quercetin was the most potent antagonist on both types of receptors with an IC50 value of approximately 4 µM. The actions of quercetin on other ionotropic neurotransmitter receptors, like cholinergic nicotinic, serotonin and kainate, were also tested. Different degrees of inhibition were observed in all of them. Both GABAaR and GABAcR can be blocked by the alkaloid picrotoxin. Different mechanisms of action have been proposed for the inhibition of this antagonist on GABAaR, including non-competitive and mix effects. However, the exact mechanism of action for GABAcR has not been clarified yet. Picrotoxin produced a reversible inhibition on GABAcR with an IC50 = 0.6 ǂ 0.1 µM. Dose-responses (D-R) curves in the presence of this antagonist (1, 10 and 100 µM) were right-shifted and an insumountable blockage was seen for high concentrations of toxin. All these suggest a non-competitive mechanism of action. However, as described for competitive antagonists, inhibition was more profound with low agonist concentrations than higher. Picrotoxin action was also use-dependent, i.e., receptor activation was required to exert its effect. Antagonist wash out was also facilitated by GABA action. In addition, picrotoxin produced an increase in de-activation rate of GABA-evoked responses, suggesting a non competitive effect. In summary, GABAcR inhibition by picrotoxin would present a non-competitive or mix mechanism of action, and also use-dependent effect, but in a lower degree than GABAaR. GABAcR can be modulated by trivalent cations from lanthanides (L) series that produce an increase in GABA evoked responses. The actions of lanthanum (La³+), one of the L, on GABAcR have been characterized in a previous study, and here we have analyzed the effects of other L, lutetium (Lu³+). In preliminary experiments, Lu³+ showed more complex actions, with a fast increase in GABA-evoked current, followed by attenuation during ion application. An increase in apparent affinity for GABA (0.4 ǂ 0.1 µM) and also in maximal efficacy was observed in the presence of Lu³+. The inhibition of some antagonists was evaluated in the presence of Lu³+ as a parameter for GABAcR function. TPMPA, a competitive antagonist, inhibited the action of GABA and Lu³+ with a potency similar to that was observed in the absence of this ion. However, Lu³+ mediated current attenuation was not protected by this antagonist, suggesting that this process would be operated by this modulator independently of GABA. GABA-evoked responses in the presence of Lu³+ could also be inhibited by picrotoxin but with a different profile than was previously described. In addition, a model for GABAcR gating and Lu³+ actions has been elaborated, in which two open states were proposed based on this ion effect, that would also mediate a desensitization process independent of GABA. Currently available studies on GABAcR kinetics have been carried out with techniques devoid of a proper time resolution. This is why we decided to perform experiments on membrane patches with the patch-clamp technique in outside out configuration. GABA-evoked responses showed typical GABAcR characteristics when obtained with this methodology: slow activation and de-activation kinetics, and poor desensitization even at high agonist concentrations. An apparent affinity for GABA of 4.0 ǂ 0.8 µM was calculated with a Hill coefficient = 1.7 ǂ 0.5. Current-voltage relation was lineal, and the channel was highly permeable to chloride. GABAcR present in membranes patches were tested with distinct already-known agonists (TACA, β-alanine, glycine), antagonists (TPMPA, picrotoxin, quercetin, zinc) and modulators (La³+ and Lu³+). They all showed similar effects to what was already described. An extensive study on de-activation kinetics of GABA-evoked currents showed that relaxation at high concentrations was better fit by a second order exponential decay equation, while at EC50 doses a first order was used. This would suggest a gating model with two open states with distinct number of agonist bound molecules, that was evaluated by numerical simulations of receptors function.

Dorfman, Verónica Berta. "Neurotransmisores y sus receptores en la médula espinal de ratas diabéticas" (2003) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La diabetes es un desorden endócrino-metabólico asociado con alteraciones funcionales que entre otras incluye una disfunción sexual. Un gran porcentaje de pacientes diabéticos de sexo masculino presentan trastornos de disfunción sexual asociados a problemas de impotencia en los estadios avanzados de ésta patología. La región lumbosacra de la médula espinal interviene en la inervación del pene a través de los nervios pélvicos y pudendos regulando de esta manera los mecanismos de erección peneana y de eyaculación. El objetivo de este trabajo fue investigar los factores, que pueden estar modulando este mecanismo en la diabetes experimental. Para ello se estudiaron las características morfológicas y bioquímicas de la región lumbar6/sacro1 de la médula espinal de animales con diabetes inducida por tratamiento con estreptozotocina utilizando además otros modelos que también presentan una disminución en la respuesta sexual. Metodología: Se utilizaron: l- ratas macho con diabetes inducida por estreptozotocina con o sin tratamiento con insulina, 2- ratas con hipogonadismo funcional obtenido mediante tratamiento neonatal con monosodio glutamato (MSG), 3- ratas macho gonadectomizadas (GDX) y/o adrenalectomizadas (ADX) con o sin el tratamiento hormonal correspondiente, y 4- ratas macho intactas desde los 10 dias de vida hasta los 20 meses de edad. La médula espinal fue extraída por laminectomia dorsal y el tejido procesado según correspondiere al tipo de ensayo a realizar. Para los estudios morfológicos de los núcleos motores, se utilizaron técnicas histológicas (tinción de Nissl o tinción con tetraóxido de osmio) seguidas del análisis por microscopía óptica o microscopía electrónica. Los distintos factores probablemente involucrados en la regulación de los mecanismos de erección peneana y eyaculación fueron estudiados utilizando diversas técnicas tales como: autorradiografia cuantitativa para evaluar cambios en los receptores del sistema GABAérgico tipo GABA-B, GABA-A y sitios de unión para benzodiacepinas; los receptores mu- y delta-opioides y los receptores para los neuropéptidos ocitocina y vasopresina. La técnica de cromatografía líquida de alta performance fue utilizada para evaluar los niveles tisulares de los aminoácidos GABA y glutamato. Técnicas de radioinmunoensayo fueron utilizadas para determinar los niveles de testosterona plasmática y los niveles de beta-endorfinas tisulares. La técnicas inmunohistoquímica fue utilizada para determinar la localización y expresión del factor de crecimiento insulinico de tipo l (IGF-I) y la técnica histoquimica de reactividad NADPH diaforasa fue utilizada para el estudio de neuronas nitrérgicas. Resultados: Los animales diabéticos mostraron una reducción significativa del volumen del núcleo espinal del bulbocavemoso (sexualmente dimórfico), respecto al grupo control, como consecuencia de una reducción en el tamaño de sus motoneuronas, que presentaron signos de degeneramiento neuronal. Todas las alteraciones fueron revertidas por insulina. Los sistemas de neuromoduladores estudiados presentaron alteraciones en los animales diabéticos así como en los animales con alteraciones endócrinas. El estudio del sistema GABAéigico presentó marcación específica de los receptores en asta dorsal y región central, con aumento significativo en la densidad de los receptores tipo GABA-B en los animales diabéticos respecto al control, con una disminución en la afinidad y un aumento en el número total de sitios de unión. Los sitios receptores de tipo central para benzodiacepinas presentaron una disminución significativa de su densidad, asociada con disminución en la afinidad y en el número de sitios totales en animales diabéticos. En ambos casos los valores alterados volvieron a su nivel control con el tratamiento de insulina. Los receptores tipo GABA-A presentaron un aumento solo en los animales diabéticos tratados con insulina. El sistema GABAérgico presentó también alteraciones en animales GDX ó ADX y una disminución en los niveles de receptores, progresiva con la edad. Por otro lado los niveles de GABA mostraron una disminución significativa en la médula espinal de ratas diabéticas. En el estudio del sistema opioide se observó presencia de los receptores tipo mu y delta en el asta dorsal, con disminución significativa de los tipo mu, asociada a un aumento en la constante de disociación, en animales diabéticos que fue revertida por tratamiento con insulina. No se evidenciaron cambios en los receptores tipo delta. Los animales con diabetes experimental presentaron un aumento significativo en el contenido de beta-endorfinas en la medula espinal. No se observaron diferencias en los receptores mu-opioides por GDX y/o ADX. El análisis del sistema de receptores para ocitocina y para vasopresina demostró marcación específica para ambos receptores, el primero en asta dorsal y el segundo sobre los núcleos pudendos. El receptor para ocitocina presentó disminución significativa de su densidad en animales diabéticos y en animales MSG respecto a sus grupos control, y el receptor para vasopresina también se mostró alterado con la diabetes. En ambos casos los valores se normalizaron por el reemplazo con insulina. Además los receptores para vasopresina presentaron una disminución significativa en ratas hembras intactas respecto a machos intactos. Los animales GDX y los ADX presentaron disminución de la densidad de los receptores para vasopresina respecto a su control. Además se observaron diferencias significativas entre hembras y machos con menor expresión de estos receptores en los núcleos sexuales dimórficos del primer grupo. El estudio de IGF-I permitió describir la presencia de este factor las láminas IV y V del asta dorsal y en los entrecruzamientos fibrosos de la comisura gris ventral al epéndimo con disminución significativa del área de expresión en animales diabéticos, en animales tratados neonatalmente con MSG y en animales GDX. El estudio de la actividad NADPH-diaforasa demostró la presencia de la NOS en las neuronas de: las astas dorsales, de la región circundante al epéndimo, de la columna celular intermediolateral y de los núcleos motores pudendos, presentando alteraciones morfológicas y de actividad enzimática en los diabéticos y su reversión por tratamiento con insulina. Conclusiones: Los factores neuromoduladores estudiados se ven alterados en la diabetes experimental inducida por estreptozotocina, y esta variación podría ser generada tanto por la falta de insulina per se o por la hiperglucemia crónica, como por las alteraciones de los ejes gonadal y adrenal que ocurren en esta patología. Las alteraciones en los factores neuromoduladores podrían estar involucrados en la regulación de los mecanismos de erección peneana y eyaculación modulando el tono muscular peneano a través del nervio pudendo y/o la dilatación vascular que regula el flujo sanguíneo a través del nervio pélvico. Estos estudios aportan información de importancia para comprensión de la fisiopatología de la disfunción sexual relacionada con la erección peneana ya sea durante estadios avanzados de la diabetes, o en modelos con analogía endócrina, que podrán permitir el desarrollo terapéuticas para un mejoramiento en la.calidad de vida del individuo afectado.

Abstract:
Diabetes is an endocrine-metabolic disorder that has been associated with functional alterations including sexual impotence. A great percentage of male diabetic patients show sexual dysfunction associated to impotence at later stages of this pathology. The lumbosacral region of spinal cord innervates the penis through pelvic and pudendal nerves and regulates the penis erection and ejaculation mechanisms. The aim of this work was to study changes on the possible factors involved in the modulation of these mechanisms in the experimental diabetes model. Morphological and biochemical characteristics of the lumbar6/sacral1 spinal cord were evaluated using streptozotocine (STZ)-induced diabetic rats and other models with a known diminished sexual response. Methods: The animal models used were: 1- STZ- induced diabetic male rats with or without insulin treatment, 2- Animals neonatally treated with glutamate monosodium (MSG), 3- Animals that were gonadectomized (GDX) and/or adrenalectomized (ADX) and then treated or not with the corresponding hormone, and 4- Intact male rats from 1O days old to 20 months old. Spinal cords were removed by dorsal laminectomy and the tissue was processed according to the assay. Histological methods (Nissl or osmium tetroxide staining) were used to evaluate the morphology of the different motor nuclei. Tissue sections were analysed by optical or electronic microscopy. Different factors involved in penile erection and ejaculation were studied using different techniques such as: Quantitative autoradiography to study GABAergic receptors system GABA-B, GABA-A and benzodiazepine receptors sites, mu- and delta-opioid receptors and oxytocin and vasopressin receptors. High performance liquid chromalography to evaluate tissular levels of GABA and glutamate amino acids. Radioimmunoassay techniques were used to determine plasmatic testosterone levels and tissular beta-endorphins. Immunohistochemical technique was used to determine IGF-I, and histochemical NADPH-diaphorase reactivity technique was used to study nitrergic neurons. Results: Diabetic animals showed a significant reduction in the volume of the spinal nucleus of the bulbocavernosus as a consequence of a decrease in motoneuronal size. These neurons also presented some neuronal degeneration signs. All alterations were reverted by insulin treatment. All the studied systems showed changes in the diabetic animals as well as in those animals with endocrine alterations. The evaluation of the GABAergic system showed specific labelling at the dorsal horn and central region of the spinal cord. A significant increase in the GABA-B receptors density was found in diabetic rats, this was associated with a decrease in the affinity and an increase in the total number of binding sites. Moreover GABA levels showed a significant decrease in spinal cord of diabetic rats. The benzodiazepine receptor sites showed a significant density decrease in diabetic animals, associated with a decrease in the affinity and the total binding sites. In both cases insulin treatment was able to restore the altered receptor values. GABA-A receptors showed a significant increase in the diabetic animals that were treated with insulin. The GABAergic system also showed changes in GDX, ADX animals and a time depending decrease of the receptors levels with age. The study of the opioid system showed the presence of mu- and delta-opioid receptor types in the dorsal horn with a significant decrease of the mu receptor type in diabetic rats. These changes were associated with an increase in the dissociation constant that could be reverted with insulin treatment. There were not changes in delta-opioid receptors type density. Experimental diabetic animals showed a significant increase in the beta-endorphins content at spinal cord. No changes were observed on the opioid receptors on GDX and/or ADX animals. Oxytocin receptors were found on the dorsal horn of the spinal cord meanwhile the specific binding for vasopressin was seen on the pudendal nuclei. Receptor binding sites for both neuropeptides showed a significant decrease in diabetic animals and oxytocin showed similar results in MSG animals. In both cases the changes were restored to control values after insulin treatment. Vasopressin binding sites showed a significant decrease on GDX and ADX animals. Moreover, when intact animals of both sexes were compared, females also showed lower amount of vasopressin analogue binding than in male tissue. IGF-I immunoreactivity was observed in layers IV and V of dorsal horn and in the ependimal ventral grey commissure. A significant reduction of the expression area was seen in diabetic animals, as well as in the MSG and GDX animals. The NADPH-diaphorase reactivity showed the presence of nitrergic neurons at: the dorsal horns, the ependimus, the intermediolateral cell column and at the motor pudendal nuclei. Changes on the morphological cell characteristics as well as on the enzymatic activity was seen in diabetics animals being these changes reverted by insulin treatment. Conclusions: The neuromodulator factors evaluated were all altered in the STZ induced diabetic animals and those variations could be generated by insulin lack “per se”, by the chronic hyperglycemia, or by alterations in the gonadal and adrenal axis seen in this pathology. The observed alterations may be involved in the regulation of penile erection and ejaculation mechanisms regulating the penile muscular tone through pudendal nerve or the vascular dilatation regulating the blood flow through the pelvic nerve. These studies provide important information to the comprehension of the pathophysiology of the sexual dysfunction related with the penile erection during advanced stages of diabetes as well as in models with endocrine analogy. They may allow the development of new therapeutic strategies to improve the life quality of affected patients.

Avale, María Elena. "Desarrollo y estudio funcional de un modelo de hiperactividad en ratones con lesión dopaminérgica neonatal" (2004) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La dopamina (DA) es un neurotransrnisor que participa en diversas funciones del sistema nervioso central de los mamíferos, como la regulación del movimiento y los procesos cognitivos. Existen varias patologías humanas asociadas a la disfunción dopaminérgica, entre las cuales se postula el déficit de atención e hiperactividad (ADHD), un desorden que afecta del 3 al 5 % de la población infantil mundial. Las lesiones neonatales con 6-hidroxidopamina en la rata se utilizan como modelo experimental de ADHD, porque inducen aspectos comportamentales presentes en el síndrome humano. En este trabajo desarrollamos este modelo en el ratón, cuya ventaja reside en que permite estudiar los genes potencialmente involucrados utilizando ratones modificados genéticamente. Los ratones lesionados neonatalmente con 6-OHDA evidenciaron hiperactividad, respuesta hipolocomotora paradójica frente a la administración de psicoestimulantes, déficits en la inhibición comportamental y en la coordinación motora. Los cambios neuroquírnicos detectados incluyen una disminución del contenido de DA del 80 % en el cuerpo estriado y del 35 % en la corteza prefrontal. A partir de los estudios genéticos que asocian al receptor dopaminérgico D4 (D4R) con el ADHD, estudiamos el papel fimcional del D4R en este modelo. Para esto, realizamos lesiones neonatales con 6-OHDA en ratones carentes del D4R (Drdf-/-). A pesar de mostrar las mismas alteraciones neuroquimicas que sus hermanos de genotipo normal, los ratones Drd4 -/- no desarrollaron hiperactividad ni déficit en la inhibición comportamental, demostrando que la expresión de tales fenotipos depende de la estimulación del D4R. Dado que las lesiones neonatales con 6-OHDA inducen aumento en el contenido de 5-HT estriatal, también analizamos la participación de la 5-HT en este modelo. La reducción de 5-HT normalizó la actividad locomotora de los ratones lesionados pero no previno la respuesta paradójica a la anfetamina. En conjunto estos resultados demuestran que tanto el D4R como la elevada S-HT estriatal son esenciales para la manifestación de las características más relevantes de este modelo murino.

Abstract:
Dopamine (DA) is a neurotransmitter involved in several functions of mammalian brain, like motor control, cognition and emotion. Several human disorders are related to DA dysfunction; among them is attention deficit/hyperactivity disorder (ADHD), a syndrome that affects 3-5 % of school-aged population. Neonatal lesions of dopaminergic pathways with 6-hydroxydopamine (6-OHDA) in rats has been widely used as a model of ADHD. In this work we adapted this model into the mouse, to test the participation of candidate genes in knockout mice. Neonatally 6-OHDA-lesioned mice exhibited hyperactivity, paradoxical hypolocomotor response to psychostimulants, poor behavioral inhibition and deficit in motor coordination. The most salient neurochemical changes included 70-80 % reduction of striatal DA contents and 35 % reduction in the prefrontal cortex. Since genetic studies in humans have associated ADHD with the dopamine D4 receptor (D4R) we aimed to determine whether the D4R plays a role in the behavioral phenotypes of our model, performing neonatal 6-OHDA lesions in mice lacking D4Rs (Drd4-/-). Although striatal DA contents were equally reduced than in their wild-type siblings, Drd4-/- mice did not develop hyperactivity and showed normal behavioral inhibition, demonstrating that the D4R is essential for the expression of these phenotypes. Because neonatal DA depletion leads to an increase in serotonin (S-HT) striatal content we also studied the functional role of S-HT in our model. The reduction of striatal S-HT contents in 6-OHDA neonatally-lesioned mice reversed their hyperactivity to normal locomotor scores, but it did not prevent the paradoxical response to amphetamine. Together, our results from a combination of genetic and pharmacological approaches demonstrate that D4R and elevated S-HT are both essential for the expression of some relevant features present in this mouse model.

Bianchi, María Silvia. "Receptores GABAB en el eje hipotálamo-hipofisario:ontogenia, regulación de su expresión y mecanismo de acción" (2004) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El objetivo de esta tesis fue el estudio de los receptores GABAb en la pituitaria anterior y el hipotálamo de ratas hembras y machos durante el desarrollo y en la adultez. Observamos un patrón de expresión ontogénico, con una disminución de la expresión de ambas subunidades del receptor GABAb (RGABAb) a lo largo del desarrollo, encontrándose sus niveles más bajos en la adultez. En la hipófisis anterior determinamos, además, una clara expresión secualmente dimórfica, siendo los niveles del receptor significativamente más abundantes en ratas hembras que en machos en edades tempranas del desarrollo. Esta diferencia sexual depende del nivel de andrógenos presente durante etapas críticas de diferenciación sexual, ya que la supresión de los dos picos androgénicos en el macho lleva a una expresión alta, tipo hembra, mientras que la administración neonatal de testosterona a las hembras disminute la expresión del RGABAb1 a niveles de macho. Los niveles hipotalámicos de GABA siguen el mismo patrón que la expresión de los RGABAb1 hipofisiarios y este neurotransmisor es capaz de inducir la expresión de RGABAb1 exclusivamente en células adenohipofisiarias de hembras. Los andrógenos, por su parte, inducen la expresión de la subunidad RGABAb2 en ambos sexos, marcando así una regulación diferencial para cada subunidad del RGABAb. Los RGABAb hipofisiarios están acoplados a proteínas G i/o, y su activación disminuye los niveles de AMPc y lleva al cierre de los canales de calcio, de calcio dependientes del voltaje, modulando así la secresión hormonal. Los RGABAb en el hipotálamo muestran patrones ontogénicos similares a los hipofisiarios, sin evidenciarse diferencias sexuales en su expresión en edades tempranas del desarrollo.

Abstract:
The aim of the present thesis was the study of GABAb receptors (RGABAb) in the anterior pituitary and the hypothalamus in adult and developing male and female rats. We observed an ontogenic expression pattern for this receptors, showing a decrease in both subunits along development, with the lowest levels being detected at adulthood. Furthermore, in the anterior pituitary, we described a clear sexually dimorphic expression of GABAb. These receptors are significantly more abundant in females than in males early in development. This sex difference depends on androgen levels present in the male in critical stages of differentiation, as suppression of both androgenizing peaks in males leads to high, female-like expression levels, while neonatal testosterone administration to female decreases pituitary RGABAb expression to male titers. Hypothalamic GABA titers follow the same pattern as pituitary RGABAb expression levels and this neurotransmitter induces an increase in RGABAb1 expression exclusively in female anterior pituitary cells. Moreover, androgens induce RGABAb2 expression in pituitary cells of both sexes, demonstrating a differential regulation in the expression of each RGABAb subunit. Pituitary GABAb receptors are coupled to G i/o proteins and their activation lead to a decrease in cAMP levels and to the closure of voltage sensitive calcium channels, modulating, this, hormonal secretion. Hypothalamic RGABAb follow ontogenic expression patterns similar to the hypophysis, without evidencing sex differences at early stages of development.

Rodríguez Gil, Diego Javier. "Alteraciones producto de una hipoxia aguda en el complejo receptor Gabaa : caracterizaciones bioquímicas, farmacológicas y moleculares" (2004) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Se ha demostrado que la hipoxia produce diversas alteraciones en la neurotransmisión GABAérgica, principalmente en el período perinatal. El complejo receptor GABAa está asociado a un canal de cloruro, el cual en presencia de GABA aumenta la conductancia al ion Cl- hacia el interior de la neurona produciendo su hiperpolarización. Los objetivos de la presente Tesis fueron diseñar una cámara hipóxica para embriones de aves, y caracterizar las alteraciones que se producen en el complejo receptor GABAa luego del trauma hipóxico. Los resultados obtenidos demuestran que los estadios embrionarios más tempranos son más sensibles a la injuria, exhibiendo una reducción del máximo número de sitios de unión de baja afinidad, y un aumento de la estimulación máxima producida por un barbitúrico (pentobarbital sódico) y un neuroesteroide (alopregnanolona). Asimismo, se observó un aumento de la captación de Cl̄ inducida por GABA de los receptores remanentes luego del tratamiento hipóxico. Dado que los embriones detectan en todos los estadios embrionarios la injuria producida, evidenciándose como un aumento en los niveles de lactato, es probable que existan cambios durante el desarrollo en la composición de las subunidades del receptor que lo hagan más resistente a la hipoxia, la cual además, ocurre fisiológicamente en los últimos días de desarrollo. La expresión de algunas subunidades del receptor GABAa durante la embriogénesis, mostró cambios en los niveles de expresión de α1, β2 y ɣ2 en embriones control luego del tratamiento hipóxico, los cuales correlacionaron con lo observado luego de producida la hípoxia fisiológica. Estos datos sugieren que, podrían existir conformaciones del receptor más resistentes a la hipoxia, y que los niveles de oxígeno podrían regular la expresión de algunas subunidades de alguna manera aún desconocida.

Abstract:
It has been demonstrated that hypoxic treatment produces functional disorders and changes in the GABAergic neurotransmission, specially during perinatal period. GABAa receptor complex is associated to a chloride channel, and GABA binding increases Clˉ influx, resulting in neuron hyperpolarization. The aims of this Thesis were (a) to design a hypoxic chamber for avian embryos and (b) to characterize alterations on the GABAa receptor complex after hypoxic injury. The results obtained demonstrated that the earlier embryonic stages are more sensitive to injury, exhibiting a reduction in maximal number of low affinity binding sites, and an increase in the maximal stimulation produced by a barbiturate (sodium pentobarbital) and a neurosteroid (alopregnanolone). Moreover, an increase in chloride influx of the remaining receptors was observed after hypoxia. Taking into account that the embryos sense hypoxic treatment at all embryonic days studied, which was proved by the increase in lactate levels, it is probable that during development receptor subunit composition is altered making this receptor subtype more resistant to hypoxia. This occurs physiologically at latest embryonic days. The expression pattern of some GABAa receptor subunits during ontogeny showed changes in α1, β2 and ɣ2 levels in control embryos, and also after hypoxic treatment. A correlation could be observed between hypoxic treatment and physiological hypoxia. These data suggest the existence of some receptor isotypes which are more resistant to hypoxia, and that oxygen levels may regulate subunit expression in some unknown way.

Ferrario, Juan Esteban. "Estudio de la expresión diferencial de genes inducidos por el tratamiento crónico con levodopa en el estriado de ratas con lesiones del sistema nigroestriatal" (2004) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La levodopa constituye la terapia principal para el tratamiento de la enfermedad de Parkinson. En modelos animales de la enfermedad se reportó que el tratamiento crónico con levodopa induce una serie de efectos compensatorios, entre los que se destaca el aumento de terminales axonales de las neuronas dopaminérgicas en el núcleo estriado. Con el objetivo de conocer mejor los mecanismos celulares y moleculares que median los principales cambios compensatorios construimos una biblioteca de expresión diferencial enriquecida en transcriptos del estriado de ratas con lesión del haz nigroestriatal, tratadas con levodopa durante 6 meses. Para identificar los transcriptos presentes en la biblioteca utilizamos un atlas de expresión de genes que representa las principales funciones celulares. Identificamos varios genes que habían sido previamente relacionados con los mecanismos de plasticidad y trofismo. Posteriormente confirmamos la expresión diferencial de tres transcriptos por medio de hibridación in situ y encontramos que el factor trófrco pleiotrofma, la proteína básica de la mielina y la calmodulina están sobreexpresados en el estriado desnervado de las ratas tratadas con levodopa. Además, analizamos el grado de inervación dopaminérgica estriatal mediante la detección inmunoautorradiográfica del transportador de dopamina. En conjunto nuestros resultados obtenidos a partir de aproximaciones moleculares e histológicas, sugieren la participación de determinados genes en la reinervación dopaminérgica estriatal inducida por el tratamiento crónico con levodopa.

Abstract:
Levodopa, the major treatment for patients with Parkinson’s disease, has been shown to induce a variety of compensatory effects, including facilitation of sprouting by dopaminergic neurons in experimental animals with lesions leading to denervation of the striatum. To better understand the cellular and molecular environment where most of these compensatory changes take place, in particular elements that might contribute to the recovery of dopaminergic innervation, we constructed a differential expression library enriched in transcripts from the striata of rats with lesions of the nigrostriatal dopaminergic pathway, orally-treated with levodopa for 6 months. We used this library to screen an expression array of rat genes representing the major cell functions, and have identified several that are involved in neurotrophic mechanisms and plasticity. We confirmed the differential expression of selected transcripts by non-radioactive in situ hybridization, and report that the growth factor pleiotrophin, myelin basic protein and calmodulin are overexpressed in the denervated striatum of levodopa-treated rats. In addition, we analyzed the levodopa-induced dopaminergic reinnervation in the denervated striatum of lesioned rats by immunoautoradiographic detection of the dopamine transporter (DAT). Together, from a combination of molecular and histochemical approaches, our results suggest a possible functional role of several genes in dopaminergic neurons sprouting during levodopa treatment.

Berón de Astrada, Martín. "Caracterización de interneuronas visuales y su relación con el aprendizaje en el cangrejo Chasmagnathus granulatus" (2005) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La formación y mantenimiento de la memoria tienen lugar como resultado de procesos fisiológicos que ocurren en el ámbito de neuronas individuales. Sin embargo, los modelos experimentales para el estudio de la memoria no permiten investigar estos procesos en el animal vivo en momentos en que se encuentra aprendiendo. El propósito de este trabajo fue desarrollar una preparación experimental que permitiese indagar los cambios neurofisiológicos que ocurren en las neuronas de un animal intacto en el momento mismo del aprendizaje. La preparación desarrollada se basa, por un lado, en la capacidad del cangrejo Chasmgnathus para formar diferentes tipos de memorias visuales y retenerlas por largo tiempo, y por otro lado en que la rigidez del caparazón del animal y la fácil accesibilidad a buena parte de su cerebro ofrecen importantes ventajas metodológicas para la realización de registros intracelulares estables en el animal intacto. Al tratarse de un animal intacto, pudimos investigar el funcionamiento de diversos tipos de neuronas cerebrales frente a la presentación de estímulos casi naturales y biológicamente relevantes. Además, la estabilidad de los registros intracelulares nos permitió teñir las neuronas y estudiar su ubicación y morfología. Efectuamos una caracterización funcional de las neuronas de los primeros neuropilos visuales, realizada en base a la respuesta frente a un pulso de luz, que incluye tanto elementos con respuestas pasivas (depolarizantes e hiperpolarizantes) como neuronas que disparan potenciales de acción. Elementos que a su vez pueden presentar respuestas tónicas o fásicas. Una caracterización morfológica de estos tipos celulares incluye tanto interneuronas locales como de proyección. La comparación de estos resultados con los de otros estudios en insectos y crustáceos apoya la hipótesis de que en los artrópodos los elementos que conforman los primeros neuropilos del sistema visual estarían evolutivamente conservados. El paradigma de memoria visual ampliamente caracterizado en Chasmagnathus implica una modificación duradera de la respuesta de escape del animal frente a un estimulo visual de peligro (EVP) consistente en el movimiento de un objeto por sobre el animal. En el cerebro del cangrejo encontramos interneuronas visuales especializadas en responder al mismo EVP que provoca la respuesta de escape del cangrejo, a las que denominamos neuronas detectoras de movimiento (NDM). Una caracterización de las NDM en función de sus propiedades biofísicas intrínsecas, como también de sus campos receptivos, direccionalidad, adaptabilidad, capacidad de integración multimodal, sensibilidad por el contraste, etc., indican que se trata de un grupo heterogéneo de neuronas. No obstante, todas las NDM se ubican en la lóbula (tercer neuropilo óptico) y proyectan al cerebro medio. La morfología general de las NDM esta representada en dos tipos de patrones de arborización, ambos definidos por la típica disposición colectora de neuronas detectoras de movimiento descriptas en insectos. Encontramos que la presentación repetida del EVP produce modificaciones en la respuesta de las NDM que reflejan de manera muy ajustada las modificaciones comportamentales que ocurren durante el aprendizaje. Más aún, las modificaciones ocurridas como resultado del aprendizaje permanecen en las NDM por largo tiempo, reflejando la memoria de larga duración observada 24 hs luego de la adquisición. Los artrópodos hacen uso de importantes habilidades cognitivas para ejecutar un rico repertorio de comportamientos, muchos de los cuales están dirigidos visualmente. No obstante, el presente constituye el primer trabajo en el que se identifican neuronas individuales que sirven a un aprendizaje visual en un artrópodo. La ubicación y morfología de estas neuronas indican que, contrariamente a la idea general presupuesta, la lóbula de los artrópodos constituye un núcleo cerebral superior involucrado en funciones de aprendizaje y memoria. Los resultados se discuten también en función de su aporte a la fisiología comparada de la visión.

Abstract:
Memory formation and its maintenance result from physiological processes that take place in individual neurons. Nevertheless, due to methodological limitations current experimental models do not allow to investigate these processes while they occur in the living animal. The aim of the present study was to develop an experimental model to overcome such limitations. A model that will allow us to assess the changes occurring in individual cells during learning by recording their activity intracellularly in the intact animal. The model was based on the visual memory abilities of the crab Chasmagnathus, and on the advantages this animal offers to perform in vivo intracellular recordings from its brain neurons. Because the animal is intact and awaken, we were able to investigate the functioning of many different classes of neurons by their responses to cuasi-natural and biologically relevant stimuli. The neurons were dye filled intracellularly, which allowed us to describe their morphologies. A physiological characterization based upon the neuronal responses to a pulse of light revealed many different cellular classes. There are spiking and non-spiking neurons, some of which respond to the light stimulus with depolarization while others show hiperpolarization. In addition, their responses can be either tonic or phasic. On the other hand, the morphological study of these cells reveals that they can be local or projecting interneurons. The comparison of these results with those obtained from insects and other crustaceans supports the idea that neuronal element of the first visual neuropils are largely conserved among arthropods. The memory paradigm studied in Chasmagnathus implies a long-term change of the animal escape response occurred upon the repeated presentation of a visual danger stimulus (VDS), which consists of an object moving overhead. Recording from the brain we found neurons that respond to the same VDS that elicits the escape response. We termed these elements movement detector neurons (MDN). A characterization of MDN based on their intrinsic properties and also on parameter such as their receptive field, direction and contrast sensitivity, multimodal integration abilities, etc., indicates that the group of MDNs is formed by several neuronal subclasses. Yet, all stained MDNs were found to be localized in the lobula (third optic neuropil) and project to the midbrain. Their general morphologies resemble the collator neurons described in insects. Upon repeated VDS presentations, the response of MDNs shows changes that are remarkably identical to the modifications that are observed at the behavioral level. Moreover, the long-lasting behavioral changes, i. e. the long-term memory, are fully acquainted by the changes of performance retained by MDNs. Arthropod are now known to posses important cognitive abilities, many of which are based on the visual sense. Surprisingly enough, the brain areas involved in the visual memories of these animals were completely ignored. Here, we show the first identification of individual neurons involved in the memory of an arthropod. In contradiction with the general assumption, our results point to the lobula of arthropods as a higher brain center involved in learning and memory. The results are also discussed in terms of their contribution to the comparative physiology of vision.

Freudenthal, Ramiro A.M.. "Participación de factores de transcripción de la familia Rel/NF-kappa B en procesos de plasticidad y memoria" (2006) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La memoria de largo término y la plasticidad neuronal comparten varias características,incluyendo las fases temporales de mecanismos celulares y moleculares: la inducción requiere de un aumento de calcio intracelular, la persistencia temprana depende de la activación de quinasas y las etapas tardías necesitan de transcripción génica y de la síntesis de proteínas. Desde los primeros experimentos en los cuales se logro amnesia inhibiendo la síntesis proteica, se especula acerca de la función de factores de transcripción (FT) específicos, en la regulación de la expresión génica necesaria para la perdurabilidad tanto de fenómenos mnésicos como de la plasticidad neuronal. Este trabajo se concentro en dos aspectos de la función del FT NF-kappa B en la consolidación de la memoria de largo término y la plasticidad neuronal. El primer aspecto se refiere a la activación del FT luego de inducidos estos fenómenos, y el segundo a la conservación evolutiva de la función de esta vía de transducción desde crustáceos a mamíferos. Para los propósitos de este trabajo se evaluó la activación de este FT en tres modelos: la consolidación de la memoria de largo termina (MLT) en el cangrejo Chasmagnathus granulatus, un paradigma evitación inhibitoria en ratón y la inducción de potenciación de largo término in vivo de la vía perforante del hipocampo de ratón. La presencia de la vía de regulación transcripcional Rel/NF-kappa B, se determinó en el cangrejo por retardo electroforético (EMSA), Western Blot, inmunoprecipitación, unión covalente con irradiación ultravioleta e inmunohistoquímica. En el cangrejo, un protocolo que induce una MLT es seguido por una activación bifásica de unión al ADN por parte del NF-kappa B, mientras que un protocolo que induce una memoria de corto término no activa al FT. NF-kappa B se encuentra presente en las terminales sinápticas, en donde es activado por protocolos de entrenamiento que inducen MLT. El curso temporal de la activación de NF-kappa B nuclear en hipocampo, se estudió por EMSA, después del entrenamiento de un ensayo, en el paradigma de evitación inhibitoria en ratón. Mostrando, cuando se lo comparo con los animales naive, una inhibición del FT luego de 15 min. del entrenamiento seguida por una activación a los 45 min. tanto en los animales que sufrieron un shock eléctrico, como en los que fueron expuestos al contexto sin shock. En esta misma línea argumental, encontramos que la inyección intra cerebro ventricular (icv) de sulfasalazina inmediatamente post-entrenamiento impide la formación de la memoria de largo término. Más aún, una segunda estrategia independiente para inhibir el NF-kappa B en el cerebro, la administración icv de un oligonucleótido doble cadena de ADN conteniendo la secuencia consenso de NF-kappa B (kB Decoy) también resulta amnésica. Cuando se estudian los EMSAs de extractos nucleares de hipocampo de ratón, se observa que animales tetanizados (protocolo inductor de potenciación de largo término) muestran, luego de 15 min. un aumento en la actividad de unión al ADN, cuando son comparados con, animales estimulados a baja frecuencia (EBF) y animales naive. Los hipocampos al ser analizados por inmunohistoquímica con un anticuerpo contra la forma activa del factor, muestran la misma tendencia general pero con patrones celulares de activación más complejos. Estos resultados indican, primero que la actividad de unión al ADN del NF-kappa B es necesaria para la consolidación de memorias de largo término. Y el tratamiento con inhibidores específicos de NF-kappa B, suficiente para generar amnesia en los animales inyectados. A la vez que muestra un patrón temporal claramente delimitado en el cual el factor es necesario para la consolidación. Igualmente significativa es la activación del FT luego de inducida la plasticidad neuronal, mostrando un papel en el proceso de potenciación. El segundo aspecto de este trabajo sugiere que la vía de transducción señales de NF-kappa B se encuentra conservada, en su función fisiológica en el sistema nervioso, entre invertebrados y vertebrados.

Abstract:
Long term memory and neural plasticity share several characteristics, including the temporal phases of molecular and cellular mechanisms: the induction requires an increment on intracellular calcium, early persistence depends on the activation of kinases and the late steps need gene expression and protein synthesis. Since the first experiments in which amnesia was produced by protein synthesis inhibition, it has been speculation about the role of specific transcription factors (TF) in the regulation of the gene expression needed for the lasting of mnesic processes such as neural plasticity. This thesis concentrates on two aspects of the function of TF NF-kappa B during long term memory consolidation and neuronal plasticity. The first, concerns it’s activation after the induction of these phenomena, and the second concerns the evolutionary conservation of this signaling pathway from crustaceans to mammals. For the purpose of this thesis, the activation of NF-kappa B was evaluated in three models: long term memory (LTM) consolidation in the crab Chasmagnathus granulatus, inhibitory avoidance in mice and the induction of in vivo long term potentiation, of the hipocampal perforant pathway in mice. The presence of the Rel/NF-kappa B transcriptional regulatory pathway in Chasmagnathus was studied by Electro Mobility Shift Assay (EMSA), Western Blot, Immunoprecipitation, Ultraviolet Crosslinking and Immunohistochemistry. In the crab, a protocol that induced LTM, is followed by a a bifasic activation of the DNA binding activity of the TF, while a protocol that induces short term memory does not activate NF-kappa B. This TF is present at the synaptic terminals, where it is activated by the LTM inducing training protocols. The temporal course of nuclear NF-kappa B activation in mice hippocampus, was studied by EMSA, after the one trial inhibitory avoidance training. Showing, when compared with naive animals, an inhibition 15 min. after training, followed by activation after 45 min., both in the animals that received shock and the ones only exposed to the context. In the same line of evidence, animals injected intra cerebro ventricular (icv) with sulfasalazine (an inhibitor of NF-kappa B activation) immediately after training impede the formation of LTM. What is more, an independent and more specific form of NF-kappa B inhibition, the icv injection of a double stranded DNA containing the TF consensus sequence (kB decoy), results amnesic. When we studied EMSAs of hippocampal nuclear extracts, tetanized mice (a protocol that induces potentiation) shows, 15 min after, an augment in DNA binding activity, in contrast with low frequency stimulated and naive mice. Immunohistochemical analysis with an antibody against the active form of the transcription factor, showed the same tendency but with a more complicated cellular pattern of activation within the hipocampal structure. These results indicate, first that the DNA binding activity of the TF is necessary for LTM and that the treatment with NF-kappa B specific inhibitors is sufficient to generate amnesia in the injected animals. At the same time it shows that a clear temporal pattern of activation is needed for consolidation. Equally significant is the activation of TF after the induction of neural plasticity, showing a role in this process. The second aspect suggested by this work, is that the Rel/NF-kappa B pathway is conserved in its physiological function between invertebrates and vertebrates.

Sztarker, Julieta. "Organización neuroanatómica y funcional de neuronas involucradas en diferentes aspectos del aprendizaje visual de Chasmagnathus" (2006) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Experimentos comportamentales recientes con artrópodos demuestran que estos animales poseen habilidades cognitivas que se suponía eran patrimonio exclusivo de los primates y, por ende, que estaban relacionadas con cerebros de gran tamaño. ¿Cómo es posible entonces que dichas habilidades estén contenidas en el minicerebro de los artrópodos? Muchas de las neuronas del cerebro de los artrópodos presentan una extraordinaria complejidad, con múltiples e intrincadas arborizaciones que, en algunos casos, pueden extenderse a la casi totalidad del cerebro. En comparación con los grandes cerebros, en estos minicerebros una proporción aparentemente mayor de neuronas centrales responden individualmente a información multimodal. Nuestra hipótesis es que las diferencias de forma y función que parecen distinguir a los elementos constitutivos de los cerebros de artrópodos y vertebrados revelan dos distintas estrategias de optimización neural surgidas en el curso de la evolución. En este marco las capacidades conductuales de los artrópodos se explicarían en razón de que muchas de sus neuronas centrales poseen, en forma individual, una capacidad de tarea superior a la de la mayoría de las neuronas del cerebro de los vertebrados. En esta tesis comenzamos a evaluar esta hipótesis investigando nuevos aspectos de las habilidades mnésicas de un artrópodo, el cangrejo Chasmagnathus granulatus, a la vez que exploramos la capacidad de neuronas individuales para dar cuenta de esas habilidades. Investigamos conductas relacionadas con la percepción de estímulos visuales, por lo que el estudio contiene en primer lugar una descripción neuroanatómica detallada del cerebro del animal ocupado de procesar la información visual. Los resultados, además de permitirnos comprender la citoarquitectura del sistema y por ende sus eventuales potencialidades funcionales, constituyen un aporte significativo en el campo de la neuroanatomía comparada con implicancias evolutivas. A partir de allí, la investigación continúa con la caracterización de numerosas habilidades conductuales entre las que caben destacarse la estímulo-generalización y la transferencia interocular. Se evalúa conjuntamente el papel de un grupo particular de neuronas cerebrales en éstas y otras capacidades, registrando su actividad en el animal intacto durante el momento en que se encuentra aprendiendo. Los resultados apoyan la hipótesis planteada y se discuten en el marco de la neurobiología comparada.

Abstract:
Recent behavioral experiments with arthropods demonstrated that these animals have cognitive abilities that were assumed to be an exclusive heritage of primates and, as such, were thought to be related to large brains. How is it possible then that these abilities were contained in the minibrain of arthropods? In comparison to vertebrates, some neurons from the arthropods’ brain present an extraordinary complexity, with multiple and intricate branching structures that, in some cases, can spread through almost the entire brain. Also in comparison to the large brains, it appears that in the minibrains a larger portion of the central neurons responds individually to multimodal information. Our general hypothesis is that the differences in morphology and function that appear to distinguish the constituting elements of the brains of arthropods and vertebrates reveal two strategies for neural optimization that emerged during the course of evolution. In this framework, the arthropods’ behavioral abilities could be explained in terms of the large proportion of central neurons which, individually, possess a higher capacity for information processing. In this thesis we began to evaluate this hypothesis investigating new aspects of the mnesic abilities of an arthropod, the crab Chasmagnathus granulatus, at the same time that we explored the capacity of individual neurons to account for these abilities. We investigated behaviors related to the perception of visual stimuli; therefore the study contains first a detailed neuroanatomical description of the animal’s brain that processes visual information. The results, in addition to allowing us to understand the cytoarchitecture of the visual nervous system of the crab, and consequently its eventual functional potentialities, provide a significant contribution to the field of comparative neuroanatomy with evolutionary implications. The investigation then focused on the behavioral identification of different abilities such as the capacity for stimulus generalization and for interocular transfer of memory. The neurological substrate for each of these cognitives abilities where explored extensively by recording the activity of single neurons in the intact animal at the moment it is learning and recalling. The study rendered the identification of a particular group of cerebral neurons, which activity reflects the explored cognitive capacities. The results support the general hypothesis formulated above and is discussed within the framework of comparative neurobiology of cognition.

Feld, Mariana. "Rol de la vía de MAPKs en distintas fases de la memoria. Implicancias en la señalización intracelular de ß-amiloide" (2007) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El objetivo de esta tesis fue en primer lugar, estudiar el rol de las proteína- quinasas activadas por mitógenos (MAPK) en distintas fases de la formación de la memoria en el paradigma de Memoria Contexto–Señal (MCS) del cangrejo Chasmagnathus. En segundo lugar, una vez establecida la participación de estas quinasas en dicho modelo, evaluar su rol en la interferencia sobre la memoria ejercida por péptidos β-amiloide de origen humano en este paradigma de memoria en invertebrados. Se observó activación de ERK 1 h luego de un entrenamiento espaciado (que induce formación de una memoria de largo término ) en fracciones citosólicas pero no nucleares. Dos entrenamientos control (que no inducen MLT) evidenciaron activación de ERK y JNK citosólicas inmediatamente luego del entrenamiento, decayendo 1 h después. En concordancia, un inhibidor de la vía de ERK1/2 (PD098059) indujo amnesia durante la evaluación de la MLT, solo cuando fue administrado 45 min después del entrenamiento, y no inmediatamente pre- o post-entrenamiento, o cuando se evaluó la memoria de corto término (MCT). Dosis muy bajas de fibrillas de Aβ naturalmente secretadas (FN) impidieron la retención de la memoria solo cuando fueron administradas peri-entrenamiento, e indujeron activación generalizada de ERK/MAPK 1 h luego de su administración. La inyección de péptidos sintéticos de βA1-42 y βA3-42 fibrilados (pero no oligomerizados) resultó amnésica. Sin embargo, no se observó este efecto por administración de βA1-40 o βA11-42 fibrilados. En conclusión, la consolidación de la MLT, a diferencia de su reconsolidación o de la MCT, requiere la fosforilación diferencial de sustratos extra-nucleares de ERK en este modelo. Aβ parece inducir alteraciones fisiológicas y transitorias en el cerebro, más que permanentes y neuropatológicas, dada la especificidad temporal y de vías de señalización implicadas a partir de la administración de bajas dosis de fibrillas. Este efecto específico sobre la memoria está mediado, al menos en parte, por la activación generalizada de ERK que interferiría con la consolidación de la memoria.

Abstract:
This thesis was aimed firstly at studying the role of mitogen-activated protein kinase (MAPK) in different phases of memory formation in the Context–Signal Memory (CSM) paradigm of the crab Chasmagnathus. Secondly, having established the kinase ́s participation in this model, another objective was to evaluate their role in human β-amyloid-induced memory interference in this invertebrate memory paradigm. ERK activation was disclosed 1 h after spaced training (which induces long-term memory formation) in cytosolic but not nuclear fractions. Two control trainings (which do not induce long-term memory formation) showed cytosolic activation ERK and JNK immediately after training, decaying 1 h later. Accordingly, an ERK1/2 pathway inhibitor (PD098059) induced amnesia during LTM testing, only when administered 45 min after training, but not immediately pre- or post-training, or when short-term memory (STM) was assessed. Very low doses of naturally secreted Aβ fibrils (NF) impaired memory retention in the crab only when administered peri-training, and induced generalized ERK/MAPK specific activation 1 h after administration. Synthetic fibrillated but not oligomerized Aβ1-42 and Aβ3-42 administration induced amnesia. However, no amnestic effect was found after fibrillated Aβ1-40 and Aβ11-42 peptides administration. In conclusion, extra-nuclear ERK substrates must be differentially phosphorylated during memory formation, and this function is necessary for LTM consolidation, but not for reconsolidation or STM, in this model. Transient physiological, rather than permanent neuropathological, alterations of the brain seem to be induced by Aβ, given the temporally- and signaling-specific effects of low doses of fibrils administered. This specific effect on memory involves, at least in part, generalized ERK activation, which would impair memory consolidation.

Medan, Violeta. "Caracterización morfológico-funcional de neuronas sensibles al movimiento involucradas en comportamientos visuales del cangrejo Chasmagnathus" (2008) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Los comportamientos que se realizan en ambientes visualmente complejos requieren que los artrópodos, como los vertebrados, extraigan información de la escena visual. Experimentos comportamentales sugieren que principios similares a los que operan en mamíferos subyacen al análisis de patrones visuales en artrópodos (Mizunami et al., 1998; Srinivasan et al., 1993). Registros electrofisiológicos revelan la existencia de neuronas de artrópodos funcionalmente similares a las de la corteza visual de mamíferos (Glantz, 1998; O'Carroll, 1993). Insectos y crustáceos han demostrado su extraordinaria capacidad visual para categorizar y memorizar objetos. No obstante, la identificación de neuronas involucradas en esas capacidades es casi desconocida. En el cangrejo Chasmagnathus, se ha identificado un grupo de neuronas sensibles al movimiento que participa en la detección visual de objetos y en memorias de largo término. Sin embargo, tempranamente se reconoció que el grupo estaba constituído por varias clases distintas de neuronas cuya identificación estaba pendiente. En el transcurso de esta tesis, registramos, en el animal intacto y no anestesiado, respuestas de neuronas LG a un amplio rango de estímulos visuales presentados en distintas partes del campo visual del animal. Esta caracterización fisiológica fue seguida por marcación intracelular, lo que permitió la comparación de los rasgos anatómicos y funcionales de cada célula. Todas las LG presentan extensas arborizaciones en la lóbula y poseen axones que proyectan hacia el cerebro medio. Funcionalmente, las LG demostraron ser más sensibles al movimiento de objetos que a desplazamientos de todo el panorama. No obstante estas similitudes, claras diferencias morfológicas y fisiológicas nos permitieron identificar cuatro tipos distintos de LG. Asimismo determinamos que muchas de ellas se hayan acopladas eléctricamente a otros tipos de LG y avanzamos en la determinación de sus áreas de proyección. El conjunto de los datos nos permite proponer una función para cada tipo de LG así como establecer las bases anatómico-fisiológicas que permitirán analizar el rol de cada tipo de LG en la ejecución de comportamientos guiados por la visión en el cangrejo.

Abstract:
Adaptive behavior in a cluttered visual environment requires that arthropods, like vertebrates, extract information from the visual scene. Behavioral experiments suggest that principles similar to those occurring in mammals underlie the analysis of visual patterns in arthropods (Mizunami et al., 1998; Srinivasan et al., 1993), whereas electrophysiological recordings reveal the existence of neurons that are, in many respects, functionally similar to those of the mammalian cortex (Glantz, 1998; O'Carroll, 1993). Insects and crabs have revealed their remarkable capacity to categorize, learn, and memorize visual features, but individual neurons sub serving these abilities have never been identified. In Chasmagnathus, a group of movement sensible neurons that participates in visual object detection and long term memory formation has been identified. But it was early recognized that this group was in fact composed by several types of neurons whose characterizations was still lacking. Here, we recorded in vivo the responses of individual LG neurons to a wide range of visual stimuli presented in different segments of the animal’s visual field. Physiological characterizations were followed by intracellular dye injections, which permitted comparison of the functional and morphological features of each cell. All LG neurons consisted of large tangential arborizations in the lobula with axons projecting toward the midbrain. Functionally, these cells proved to be more sensitive to single objects than to flow field motion. Despite these commonalities, clear differences in morphology and physiology allowed us to identify four distinct classes of LG neurons. We also found that the LG are electrically coupled among themselves and traced projections of optic lobe elements to supraesophageal ganglia. The sum evidence allow us to propose a specific functional role for each type of LG as well as to establish the functional and morphological characteristics of LG, that will permit a deeper analysis of the role of each neuronal type for visually guided behaviors.

Piatti, Verónica del Carmen. "Maduración neuronal en el giro dentado del hipocampo adulto" (2009) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El giro dentado del hipocampo es una de las áreas del cerebro adulto capaz de generar neuronas durante toda la vida. Al momento de comenzar la presente tesis se desconocía completamente el fenómeno por el cual una célula progenitora neural (NPC) se transforma en una neurona integrada en el circuito local. Se planteó entonces el objetivo de investigar de qué manera un proceso de desarrollo neuronal se integraría en un entorno completamente funcional como el giro dentado adulto. Para caracterizar este fenómeno se marcaron las NPCs del giro dentado de ratones adultos mediante un retrovirus modificado para expresar la proteína fluorescente verde en las neuronas nuevas. Inicialmente se estudió la progenie celular a diferentes intervalos post marcado retroviral analizando la progresión temporal de marcadores neuronales, la migración, y los cambios morfológicos subyacentes. Se encontró que la determinación del destino neuronal ocurre durante los primeros días. La migración radial y el crecimiento de neuritas ocurren durante la segunda semana, momento en que se evidencia una incipiente morfología neuronal. El fenotipo neuronal maduro se alcanza durante la cuarta semana. Notablemente, la secuencia de maduración encontrada recapitula los principales eventos que ocurren durante el desarrollo perinatal, sólo que con una cinética más lenta. A partir de estas observaciones planteamos una nueva hipótesis: la velocidad de maduración de las neuronas nuevas es modulada por la actividad neuronal del circuito local. Dado que el hipocampo dorsal y ventral se especializan en diferentes funciones, se estudió la expresión de ARC (cuya inducción depende de actividad) y se encontró una mayor actividad y una maduración neuronal más rápida en el giro dentado dorsal. A su vez, se utilizó el ejercicio voluntario para incrementar la actividad del hipocampo y se observó una aceleración significativa de la maduración neuronal. Por lo tanto, concluimos que la tasa de maduración neuronal es modulada por la actividad del circuito local. Este fenómeno representa un nuevo mecanismo de plasticidad neuronal del hipocampo adulto.

Abstract:
The dentate gyrus is one of the areas of the adult mammalian brain that maintains the capacity to generate new neurons throughout life. At the time in which this thesis was started it was still unknown how neural progenitor cells (NPCs) become mature neurons that integrate in the local circuitry. Our initial goal was to investigate how neural development occurs in a fully functional environment such as the adult dentate gyrus. To approach this problem we labeled NPCs of the adult mouse dentate gyrus using a retroviral vector that was modified to express green fluorescent protein in newborn neurons. First, we studied the progeny of NPCs at different intervals after retroviral labeling, analyzing the temporal progression of neuronal markers, migration, and the accompanying morphological changes. We found that neuronal fate determination occurs during the first few days. Radial migration and neuritic growth occur during the second week, at which time the incipient neuronal morphology becomes evident. The mature neuronal phenotype arises during the fourth week of development. Notably, the events taking place during neuronal maturation in the adult hippocampus recapitulate the main hallamarks of perinatal development, but at a slower pace. These observations led us to put forward the hypothesis that the rate of neuronal maturation is modulated by the activity of local circuits. Given the functional specialization of the dorsal and ventral hippocampus, we studied ARC expression (a gene with activity-dependent induction) and found a higher level of activity and faster maturation in the dorsal dentate gyrus. Moreover, voluntary exercise was used as a behavioral tool to increase hippocampal activity, and rendered a significant acceleration in neuronal maturation. Therefore, we conclude that the rate of neuronal maturation is shaped by the activity of local circuits. This phenomenon reveals a novel mechanism of neuronal plasticity in the adult hippocampus.

Kaczer, Laura. "Papel de la octopamina en procesos de memoria y agresión en el cangrejo Chasmagnathus granulatus" (2009) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Ricart, Karina Claudia. "Mecanismos moleculares de la degeneración de las motoneuronas en el contexto de la esclerosis lateral amiotrófica" (2010) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La Esclerosis Lateral Amiotrófica (ELA) es una enfermedad neurodegenerativa que se caracteriza por la degeneración gradual y muerte de las neuronas motoras de la médula espinal. Aunque en estos últimos años se han producido muchos adelantos sobre las posibles causas de la ELA, todavía no se conoce la fisiopatología de la enfermedad. El objetivo de este trabajo fue profundizar el conocimiento sobre los mecanismos celulares y moleculares que contribuyen a la muerte celular de las motoneuronas, para así entender su muerte selectiva en la ELA. Para el estudio de las características específicas a nivel de células individuales, utilizamos cultivos puros de motoneuronas espinales de rata. En esta tesis doctoral demostramos que, a pesar de que las motoneuronas exhiben una alta dependencia de los factores tróficos para su sobrevida, ciertas combinaciones de factores tróficos desencadenan una muerte apoptótica similar a la descrita para las motoneuronas crecidas en ausencia total de factores tróficos. Dicha muerte celular apoptótica es mediada por el receptor de neurotrofinas p75NTR y depende de la inhibición de la vía de PI3K/Akt y de la activación de la vía JNK, seguidas de la producción de especies reactivas del nitrógeno y la posterior formación de nitrotirosina. Asimismo, demostramos que la formación de nitritirosina en proteínas de las motoneuronas desencadena la muerte celular apoptótica observada en ausencia total de factores tróficos, ya que la presencia de péptidos que contienen tirosina en su secuencia disminuye la nitración endógena y previene la apoptosis, siendo los derivados radicales de la descomposición del peroxinitrito los agentes causantes de esta nitración. Nuestros estudios también demuestran que una de las proteínas nitradas en estas condiciones es la proteína de choque térmico 90 (HSP90), siendo las motoneuronas particularmente sensibles a la inhibición de la actividad ATPasa de la HSP90. La HSP90 también esta nitrada en médulas espinales de pacientes de ELA y en ratones transgénicos usados como modelo experimental de la enfermedad. De estos resultados podemos concluir que la decisión de la motoneuronas en vivir o morir está altamente regulada y que un mismo factor trófico puede producir efectos tan opuestos como activar la apoptosis o inhibirla, dependiendo de su entorno celular.

Abstract:
Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) is a neurodegenerative disorder characterized by the gradual degeneration and death of motor neurons of the spinal cord. Despite many recent advances regarding the potential causes of ALS, the pathophysiology of the disease is not yet known. The aim of this Doctoral Thesis work was to extend our basic knowledge of the cellular and molecular mechanisms that contribute to motor neuron cell death and to better understand their selective degeneration and loss in ALS. The use of pure spinal motor neurons culture allows for the study of specific characteristics at the single cell level. In this Doctoral Thesis dissertation, we demonstrate that despite the strong dependency of motor neuron survival on trophic factors, certain combinations of those same trophic factors trigger apoptotic cell death, which is similar to that observed in motor neurons grown in the absence of trophic factors. This apoptotic motor neuron death is mediated by the neurotrophin p75NTR receptor, being dependent on the inhibition of the PI3K/Akt signaling cascade and on the activation of the JNK signaling cascade, followed by the production of reactive nitrogen species and the subsequent formation of nitrotyrosine in motor neuron proteins. In addition, we demonstrated that nitrotyrosine formation in motor neuron proteins triggers the apoptotic cell death observed in motor neurons grown in the total absence of trophic factors, since introducing peptides rich in tyrosine prevents apoptotic cell death. We also showed that the derivatives of peroxynitrite decomposition are responsible for nitration of tyrosine residues in motor neuron proteins during apoptotic cell death induced by the absence of trophic factors. Furthermore, our studies indicate that HSP90 is one of the nitrated proteins in motor neurons cultured under these conditions, an intriguing observation considering that motor neurons are particularly sensitive to the inhibition of the ATPase activity of HSP90. Consistently, HSP90 is also nitrated in the spinal cord of ALS patients and in transgenic mice used as experimental models of this disorder. From our results, we conclude that motor neuron survival and apoptotic cell death is a highly regulated process, during which the same trophic factor could have opposite effects depending on the cellular context of intracellular signaling.

Graciarena, Mariana. "Estudio de los efectos de inflamación prenatal sobre la neurogénesis adulta, sus comportamientos asociados y sus mecanismos de acción" (2010) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La exposición prenatal a estímulos pro-inflamatorios influye sobre diversas funciones del cerebro adulto. Además, estímulos pro-inflamatorios han mostrado efectos adversos sobre la neurogénesis adulta. En base a estos antecedentes, nuestra hipótesis de trabajo fue que un estímulo pro-inflamatorio durante el período prenatal provoca una disminución permanente de la neurogénesis adulta. Para testar esta hipótesis, ratas Wistar preñadas recibieron inyecciones subcutáneas de un estímulo pro-inflamatorio, el lipopolisacárido bacteriano (LPS), en sus días 14, 16, 18 y 20 de gestación. Las crías adultas prenatalmente tratadas con LPS mostraron una reducción en la cantidad total de células en proliferación y en la diferenciación neuronal en el giro dentado, que resultan en una menor neurogénesis total. Sin embargo la proliferación de progenitores neurales y la supervivencia celular se mantuvieron constantes. Además, el tratamiento prenatal con LPS provocó alteraciones en el desempeño de los animales en el test comportamental de Reconocimiento del Objeto Nuevo, un test que evalúa la memoria a corto plazo, y que ha sido previamente relacionado con la neurogénesis adulta. Evaluando cambios a nivel sistémico que expliquen la disminución de la neurogénesis adulta por el LPS prenatal, observamos que la exposición prenatal a LPS no afectó el funcionamiento basal del eje neuroendócrino Hipotalámico-Hipofisario-Adrenal. Por otra parte, el LPS administrado a las hembras en su preñez sí afectó los niveles de cuidado materno de las crías. Sin embargo, experimentos de adopción cruzada demostraron que los efectos del LPS prenatal sobre la neurogénesis adulta fueron independientes del cuidado materno recibido por las crías. El tratamiento prenatal con LPS provocó alteraciones permanentes en la composición del entorno o nicho neurogénico del GD adulto: a nivel celular, se observó una activación morfológica permanente de la microglía a estadíos intermedios. A nivel molecular, se observaron alteraciones agudas en la expresión de citoquinas en el cerebro fetal y una expresión disminuida del Factor Transformante de Crecimiento beta 1 (TGF-β1) específicamente en el GD de animales adultos. La sobreexpresión crónica de TGF-β1 en el GD adulto restauró los niveles disminuidos de neurogénesis a los niveles originales, equivalentes al grupo control, mientras que no aumentaron los niveles de neurogenesis en el grupo control. Además, la sobreexpresión bilateral de TGF-β1 restauró el desempeño en el test de Reconocimiento del Objeto Nuevo a los niveles del grupo control. La exposición adulta a LPS, al contrario de la exposición prenatal, provocó efectos transientes en la disminución de neurogénesis y la activación de microglía. Por otra parte, TGF-β1 mostró efectos pro-neurogénicos in vitro a través de la activación de su principal vía de señalización, la vía Smad 2/3. Estos resultados validan la hipótesis de trabajo. Además, destacan el período prenatal con una etapa de susceptibilidad a estímulos inflamatorios que ejercerán efectos a largo plazo sobre la neurogénesis adulta y comportamientos relacionados a través de alteraciones permanentes en la composición del nicho neurogénico, como la activación microglíal y la expresión disminuida de TGF-β1 en el GD. Por su parte, TGF-β1 resulta un modulador central de la disminución de los niveles de neurogénesis adulta y de comportamientos asociados a memoria por el LPS prenatal

Abstract:
Prenatal exposure to inflammatory stimuli is known to influence adult brain function. In addition, adult hippocampal neurogenesis is impaired by a local pro-inflammatory microenvironment. On this basis, we hypothesized that a pro-inflammatory insult during gestation would have negative effects on adult neurogenesis in the offspring. Pregnant Wistar rats received subcutaneous injections of lipopolysaccharide or saline every other day from gestational day 14 to 20. The adult offspring prenatally treated with LPS showed a decrease in the proliferating cells and the newborn neurons of the dentate gyrus, but no changes in progenitor cell proliferation and newborn neuron survival. Furthermore, prenatal LPS treatment impaired performance in the neurogenesis- dependent Novel Object Recognition test. Basal Hipothalamic-Pituitary-Adrenal functions were not altered by prenatal LPS exposure. Maternal care was impaired by prenatal LPS administration, but the effects on adult neurogenesis of the litter depended only on the prenatal treatment and not the amount of maternal care received, showing that maternal care did not contribute to the effects of prenatal LPS on adult neurogenesis. Prenatal LPS exposure caused permanent alterations in the neurogenic niche composition: rersistent microglíal activation and downregulated expression of transforming growth factor beta-1 (TGF-β1) occurred specifically in the adult hippocampus of animals treated prenatally with LPS. Importantly, chronic hippocampal TGF-β1 overexpression restored neurogenesis as well as recognition memory performance to control levels. TGF-β1 has shown to exert its pro-neurogenic effects through the canonical signaling pathway, Smad2/3. These findings validate our working hypothesis. In addition, they highlight the prenatal period as a temporal window of susceptibility to inflammatory stimuli that would cause long term alterations on adult neurogenesis and related behaviors through permanent alterations in the neurogenic niche composition, such as microglíal activation and reduced TGF-β1 expression in the dentate gyrus. TGF-β1, in turn, emerges as a central modulator in maintaining basal neurogenesis as well as memory-related behavior performance

Federman, María Noel. "Estudio comparado del papel de la epigenética en distintas fases de la memoria de largo término" (2010) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La consolidación de las memorias de largo término (MLT) necesita de la síntesis de novo de ARNm y proteínas. Trabajos recientes proponen la existencia de una nueva fase de consolidación en memorias estables y consolidadas, denominada reconsolidación. Esta nueva fase tiene lugar luego de la reactivación de la MLT inducida por la evocación de la MLT. La reconsolidación de la MLT también depende de eventos transcripcionales y traduccionales. La transcripción génica es controlada por factores de transcripción, cofactores y correpresores. Los cofactores y correpresores regulan la expresión génica mediante su interacción directa con la maquinaria de transcripción basal, remodelando la estructura de la cromatina y/o modificando químicamente las histonas. Una de las modificaciones post-traduccionales de histonas más estudiada es la acetilación. Este proceso es regulado por acetilasas (KATs) y desacetilasas de histonas (KDACs). En este trabajo de tesis se presentan evidencias acerca del papel fundamental que cumple la acetilación de histonas durante la consolidación y reconsolidación de la memoria contexto-señal en el cangrejo Chasmagnathus granulatus, así como también durante la consolidación de la memoria de reconocimiento de objeto novedoso en el ratón Mus musculus. En el cerebro central de Chasmagnathus se observó un aumento en los niveles de acetilación de histona H3 durante la consolidación, 1 hora luego de un entrenamiento fuerte. Asimismo, se observó un incremento similar en la acetilación de la histona H3 durante la reconsolidación, 1 hora después de la reactivación de la memoria. En este modelo, el bloqueo farmacológico de la acción de las KDACs mediante la administración del inhibidor butirato de sodio (NaB), durante la consolidación de una memoria débil, induce la facilitación de esta memoria. No se encontró un efecto facilitador de la memoria mediante la administración de esta droga durante la reconsolidación. Por otro lado, en el hipocampo de Mus musculus, se observó un aumento en los niveles de acetilación de histona H3 durante la consolidación, 1 hora luego de un entrenamiento fuerte, no así luego de entrenamientos de menor magnitud. Además, la memoria fue mejorada mediante la administración intra-hipocampal del inhibidor de KDACs NaB. En conjunto, estos datos sostienen que la acetilación de histonas es un mecanismo fundamental en la consolidación y reconsolidación de la MLT. Este proceso epigenético funcionaría como una característica molecular de memorias fuertes. Este mecanismo molecular regulador de la expresión génica durante la formación de la memoria se encuentra evolutivamente conservado.

Abstract:
Consolidation of long-term memories (MLT) requires de novo synthesis of mRNA and protein. Recent studies suggest the existence of a new consolidationlike phase of stable and already consolidated memories, which is called reconsolidation. This phase occurs by the reactivation of the MLT, induced by memory retrieval. Reconsolidation also depends on transcriptional and translational events. Transcriptional activation is controlled by transcription factors, their cofactors and repressors. Cofactors and repressors can regulate gene expression by interacting with basal transcription machinery, remodeling chromatin structure and/or chemically modifying histones. The acetylation is the most studied modification of histones related to gene expression regulation. This process is regulated by histone acetylases (KATs) and histone deacetylases (KDACs). This thesis presents evidences about the critical role of histone acetylation during consolidation and reconsolidation of context-signal memory in the crab Chasmagnathus granulatus, as well as during consolidation of novel object recognition memory in the mouse Mus musculus. In Chasmagnathus, it is shown an increase in the acetylation level of histone H3 in the central brain during consolidation, 1 hour after a strong training protocol. Moreover, that increased acetylation of histone H3 was also observed during reconsolidation, 1 hour after memory reactivation. In this invertebrate model, pharmacological blockade of the action of KDACs by administration of the inhibitor sodium butyrate during the consolidation of a weak memory, induces memory facilitation. We found no memory enhancement effect by administering the drug during reconsolidation. Moreover, in the hippocampus of Mus musculus, there was an increase in the histone H3 acetylation level during consolidation, 1 hour after a strong training. This change is not observed after weaker training protocols. Furthermore, memory was improved by intra-hippocampal administration of KDACs inhibitor sodium butyrate. Together, these data argue that acetylation of histones is a key mechanism in the consolidation and reconsolidation of the MLT. This epigenetic process functions as a molecular feature of stronger memories. This mechanism regulating gene expression during memory formation is evolutionarily conserved.

Galiñanes, Gregorio. "Desarrollo funcional del sistema córticoestriatal: rol de las vías dopaminérgicas" (2010) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Los ganglios de la base (GB) son núcleos subcorticales involucrados en el control voluntario del movimiento y en procesos mnésicos, atencionales y motivacionales. En los animales adultos, la actividad de estos núcleos depende fuertemente de la dopamina, que regula el flujo de información cortical hacia el estriado, que es el núcleo de "entrada" de los GB. Sin embargo, el conocimiento de la maduración funcional de estos circuitos en el pasaje de la infancia a la adultez y si las vías dopaminérgicas ejercen un rol sobre este proceso, es escaso. Algunas alteraciones conductuales de condiciones neuropsiquiátricas asociadas al desarrollo, como el síndrome de Gilles de la Tourette, el Déficit de Atención con Hiperactividad (ADHD) o el Trastorno Obsesivo Compulsivo, han sido explicadas por alteraciones de la función dopaminérgica y de los circuitros frontoestriatales. Por lo tanto resulta de interés comprender los procesos madurativos normales y patológicos de estos circuitos en relación a las vías dopaminérgicas. La hipótesis general en la que se enmarca esta tesis es que los circuitos córticoestriatales son inmaduros al momento del nacimiento y que durante la infancia y adolescencia ocurren cambios sustanciales en el conexionado anatómico y funcional que les confieren las características del sistema adulto. En estos procesos madurativos la dopamina jugaría un papel central y la conectividad adquirida durante el desarrollo y moldeada por la experiencia condicionaría las conductas mediadas por los GB. Un corolario de esta hipótesis es que alteraciones postnatales que afecten la conectividad córticoestriatal podrían ser el sustrato de alteraciones conductuales asociadas a patologías de los GB que podrían manifestarse en distintas etapas de la vida. Para evalular esta hipótesis trabajamos con un modelo animal de lesión de neuronas dopaminérgicas neonatal y estudiamos las propiedades electrofisiológicas del sistema córticoestriatal en el pasaje de la infancia hacia la adultez. Los resultados obtenidos indican que, comparado con los ratones juveniles, en los ratones adultos la densidad de neuronas estriatales espontáneamente activas decae, la conectividad funcional córticoestriatal aumenta, la probabilidad de respuesta estriatal a estímulos focales en la corteza disminuye y la capacidad de sufrir depresión sináptica córticoestriatal disminuye. Encontramos que algunos de estos procesos madurativos parecen ser facilitados por las vías dopaminérgicas (densidad de sitios activos y resistencia a la LTD), mientras que otros, en apariencia, maduran normalmente en los ratones con lesión neonatal. Estos resultados apoyan la hipótesis de trabajo y sugieren que perturbaciones sobre la neurotransmisión dopaminérgica en etapas tempranas del desarrollo pueden producir efectos duraderos sobre algunas capacidades de los circuitos córticoestriatales mientras que otras pueden madurar gracias a mecanismos compensatorios.

Abstract:
Basal Ganglia (BG) are a group of subcortical nuclei involved in voluntary motor control and in some of the mnesic, attentional and motivational aspects of behaviour. BG activity in adult animals is highly dependent on dopamine which regulates cortical information flow through the striatum, which is the main input nucelus of the BG. However, the current knowledge of the functional development of these circuits during adolescence and whether dopamine pathways are involved in that process is scarce. Some of the behavioural alterations observed in neuropsychiatric disorders, such as Gilles de la Tourette syndrome, Attention/Deficit Hyperactivity Disorder (ADHD) or Obsesive Compulsive Disorder have been attributed to deficiencies in dopaminergic and frontostriatal circuits function. Thus, it is of interest to better understand normal and pathological developmental processes of these circuits in relation to dopamine pathways. The general hypothesis of this Thesis is that corticostriatal circuits are immature at the time of birth and substantial changes take place during infancy and adolescence at the functional and anatomical level. During this developmental period dopamine would play a key role and the final connectivity of the system acquiered through development and sculpted by experience would have an impact on the behaviour sustained by the BG. To assess whether the maturation of corticostriatal functional connectivity is altered by early dopamine depletion, we examined preadolescent and postadolescent urethane-anesthetized mice with or without dopamine-depleting lesions. We specifically studied (1) synchronization between striatal neuron discharges and oscillations in frontal cortex field potentials and (2) striatal neuron responses to frontal cortex stimulation. In adult control mice striatal neurons were less spontaneously active, less responsive to cortical stimulation, and more temporally tuned to cortical rhythms than in infants. Striatal neurons from hyperlocomotor mice required more current to respond to cortical input and were less phase locked to ongoing oscillations, resulting in fewer neurons responding to refined cortical commands. By adulthood some electrophysiological deficits waned other remained substantially elevated whereas other remained. These results are compatible with our working hypothesis and suggest that early disruption of dopaminergic neurotransmission during postnatal development might produce enduring effects over some capacities of the corticostriatal circuits while other might be subject to commpensatory mechanisms.

De Lella Ezcurra, Ana Laura. "La sobre-expresión crónica del factor de necrosis tumoral alfa en la substantia nigra induce neurodegeneración y síntomas motores" (2010) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La neuroinflamación es considerada una característica neuropatológica de la enfermedad de Parkinson. Se ha observado activación de microglía y niveles elevados de citoquinas pro-inflamatorias, entre las que se encuentra el factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α), en la substantia nigra, una de las principales regiones del cerebro afectadas en esta enfermedad. Sin embargo, el rol funcional de la activación microglial y la sobre-expresión de TNF-α no es claro en la enfermedad de Parkinson. El objetivo de este trabajo fue determinar los efectos de la sobre-expresión crónica de TNF-α en la substantia nigra, e identificar moléculas candidatas a mediar ese efecto. Para ello, se inyectó en la substantia nigra de ratas adultas un adenovector que expresa TNF-α (AdTNFα), pudiendo detectarse la citoquina recombinante hasta 14 días p.i. La expresión crónica de TNF-α indujo una pérdida progresiva de neuronas en la substantia nigra, que comenzó el día 14 y se acentuó a los 21 y 28 días p.i., comparado con animales controles inyectados con un adenovector que expresa β- galactosidasa (Adβgal). La sobre-expresión de TNF-α produjo la aparición de síntomas motores a los 14 días p.i.; y la activación de la microglía y/o reclutamiento de macrófagos de la periferia desde el día 7 luego de la inoculación. No se pudo detectar inducción de IL-1β ni evidencias de apoptosis. En cambio, se observó un aumento en los niveles de ciclooxigenasa tipo 2 (COX-2) y en la actividad de la óxido nítrico sintasa (NOS) en los animales que sobre-expresan TNF-α, por lo que dichas moléculas podrían estar participando de la muerte neuronal inducida por la citoquina. Por otro lado, se llevó a cabo un estudio de los genes regulados por TNF-α utilizando la técnica de microarrays. Entre los genes que se encontraron diferencialmente expresados entre los animales tratados con AdTNFα y Adβgal, estaban significativamente representados procesos relacionados con la respuesta inmune y el metabolismo. Se validó por RT- PCR en tiempo real la expresión disminuida de la proteína quinasa C tipo delta (nPKC- delta) y el regulador de la señalización por proteína G 3 (RGS3) en los animales que sobre-expresan TNF-α con respecto a los controles. En conclusión, podemos decir que la expresión prolongada de niveles pro- inflamatorios de TNF-α es suficiente para producir un efecto tóxico en las neuronas de la substantia nigra, con la aparición de síntomas motores y una respuesta glial característica. Los niveles y la duración de la expresión de esta citoquina son variables importantes para que ejerza un efecto neurodegenerativo. Se generó un modelo animal que permite estudiar los mediadores del efecto tóxico de TNF-α como lo demuestran los resultados de genómica funcional, sentando las bases para estudios futuros que puedan identificar blancos para una posible terapia contra la enfermedad de Parkinson.

Abstract:
Neuroinflammation is regarded as a neuropathological characteristic of Parkinson’s disease. Microglia activation and high levels of pro-inflammatory cytokines, such as tumor necrosis factor alpha (TNF-α), have been reported in the substantia nigra, one of the main brain regions affected in this disease. The aim of this study was to determine the effects of the chronic overexpression of TNF-α in the substantia nigra, and to identify candidates to mediate that effect. To achieve this, an adenovector expressing TNF-α (AdTNFα) was injected in the substantia nigra of adult rats. We have been able to detect the recombinant protein until 14 days p.i. The chronic expression of TNF-α induced a progressive loss of neurons in the substantia nigra, which started 14 days p.i. and was more evident at 21 and 28 days p.i., compared to control animals injected with an adenovector expressing β-galactosidase (Adβgal). Chronic overexpression of TNF-α caused motor symptoms, appearing at 14 days p.i.; and activation of microglia and/or recruitment of macrophages form the periphery from day 7 after adenoviral inoculation. We could not detect induction of IL-1β expression, or evidences of apoptosis. On the other hand, we could observe increased levels of cyclooxygenase type-2 (COX-2) and increased activity of nitric oxide synthase (NOS) in animals overexpressing TNF-α, which suggests that these molecules could participate in the neuronal death induced by the cytokine. On the other hand, we studied the genes regulated by TNF-α using microarrays technology. We found that processes related to immune response and metabolism were significantly represented among de genes differentially expressed in AdTNFα and Adβgal injected animals. Using real time RT-PCR, we validated the downregulation of protein kinase C delta type (nPKC-delta) and regulator of G-protein signaling 3 (RGS3) in animals over-expressing TNF-α, compared to controls. Thus, we conclude that long-lasting expression of pro-inflammatory levels of TNF-α is sufficient to produce a toxic effect on neurons in the substantia nigra, as well as motor symptoms and a characteristic glial response. Levels and duration of TNF-α expression are important variables to establish its neurodegenerative effect. This study provides an animal model to study the mediators of the toxic effect of TNF-α as shown by the results of functional genomics, laying the foundations for future studies with the final objective of identifying possible therapeutic targets for Parkinson’s disease.

Calero, Cecilia Inés. "Modulación redox de los receptores GABAc p1" (2010) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
MODULACIÓN REDOX DE LOS RECEPTORES GABACρ1: En condiciones fisiológicas en el SNC la producción de especies reactivas de oxígeno es una consecuencia natural del metabolismo celular y el posible daño oxidativo se encuentra balanceado por antioxidantes intrínsecos. La actividad de un gran número de receptores sinápticos y canales iónicos puede ser modulada por agentes redox endógenos y/o farmacológicos. Estos incluyen a los NMDAR y AChR, así como también a los GABAAR, entre otros. Aunque, los GABAAR son susceptibles a diversos agentes redox, estudios previos sugerían una falta de sensibilidad de los GABACR a este tipo de modulación. Con el fin de estudiar si compuestos con propiedades redox son capaces de modular la actividad de los GABACR se expresaron heterólogamente en ovocitos de Xenopus laevis GABACR ρ1 homoméricos (GABAρ1R), y sus respuestas -corrientes de Cl- evocadas por GABA- se registraron electrofisiológicamente. Nuestros resultados muestran que los GABAρ1R, al igual que otros miembros de la familia cys-loop, son sensibles a los agentes redox. En presencia de compuestos reductores las curvas D-R se desplazaron hacia la izquierda, mientras que los oxidantes produjeron el efecto opuesto, esto indica un aumento o una disminución, respectivamente, en la afinidad aparente por el agonista de los GABAρ1R. Asimismo, encontramos que la modulación inducida por ácido ascórbico, un antioxidante celular, presenta tanto componentes redox como alostèricos. La modulación de los GABAρ1R fue suceptible a la modificación química de los grupos sulfhidrilos y a la mutación H141D, indicando que estos sitios, localizados en el dominio extracelular, tienen un importante rol en el proceso.

Abstract:
REDOX MODULATION OF GABAC ρ1 RECEPTORS: Free radical production is a natural consequence of metabolism and the possible oxidative damage is limited by cellular antioxidant mechanisms. Activity of many receptors and channels in the CNS can be regulated by redox mechanisms. Whereas the action of redox agents has been demonstrated on GABAA receptors, the sensitivity of GABAC receptors has not been studied. Here we report the effects of ascorbic acid, together with several reducing and oxidizing agents on homomeric GABAρ1 receptors (GABAρ1R) expressed in X. laevis oocytes. Our results showed that, similarly to others members of the cys-loop family, GABAρ1R were highly sensitive to redox modulation. Dose–response curves for GABA were shifted to the left in the presence of reducing agents, whereas oxidizing agents produced the opposite effect. Susceptibility was strongly dependent on GABA concentration. We also found that ascorbic acid modulation had both redox and non-redox components. GABAρ1R modulation was affected by chemical modification of SH- and site-directed mutagenesis of H141, indicating that these sites, located in the extracellular domain, play a key role in this process.

Daneri, María Florencia. "Aprendizaje espacial en el anfibio anuro Bufo arenarum. Estrategias, fenómenos y bases neurales" (2010) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La presente tesis es un estudio de las estrategias, los fenómenos y las bases neurales del aprendizaje espacial en el sapo común Bufo arenarum. El análisis de las estrategias de aprendizaje espacial demuestra que estos animales son capaces de orientarse utilizando tanto una estrategia de guía (mediante el uso de claves visuales ambientales) como una estrategia de giro (tomando como referencia su propio cuerpo). Además, que esta última estrategia es la predominante si las claves ambientales brindan información contradictoria. También se pudo determinar la presencia de cuatro fenómenos del aprendizaje: el efecto de la distancia de la clave visual al refuerzo, el bloqueo y el ensombrecimiento entre claves y la inhibición latente. Estos fenómenos fueron ampliamente descriptos en otras clases de vertebrados, y por primera vez observados en anfibios en este trabajo. Al explorar las bases neurales de este tipo de aprendizaje, se pudo establecer el papel fundamental del pallium medial (área homóloga al hipocampo) para la orientación en el espacio, tanto mediante el uso de claves visuales como mediante el uso de la estrategia de giro. Estos resultados revelan que el hipocampo de los mamíferos y el pallium medial de los anfibios no tienen una equivalencia funcional completa.

Abstract:
This thesis is a study of the strategies, phenomena and neural basis of the spatial learning in the common toad Bufo arenarum. The analysis of the strategies of the spatial learning shows that these animals are capable of orientation using both a guide strategy (using environmental visual cues) as a turn strategy (taking their own body as a reference). Furthermore, the latter is the preferred strategy if the environmental cues provide contradictory information. The presence of four learning phenomena has been also determined: the effect of the distance between the visual cue and the reinforcer, blocking and overshadowing between visual cues and latent inhibition. These phenomena have been previously described in other classes of vertebrates, and first time observed in amphibians in this work. By exploring the neural basis of this type of learning, the key role of the medial pallium (mammalian hippocampus homologue area) for spatial orientation has been established, both for the use of visual cues as for the use of a turn strategy. These results reveal that the mammalian hippocampus and the amphibian medial pallium do not have a complete functional equivalence.

Pérez-Cuesta, Luis María. "Dinámica e interrelación entre reconsolidación y extinción de la memoria en el cangrejo Chasmagnathus" (2010) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La reconsolidación y la extinción de la memoria son dos procesos mnésicos funcionalmente relacionados, ya que ambos están involucrados en el procesamiento y almacenamiento de nueva información relacionada con un aprendizaje anterior. Sin embargo, ambos procesos están basados en mecanismos muy distintos. Mientras que la reconsolidación involucra una desestabilización y reestabilización de la traza del aprendizaje original, la extinción genera una nueva traza que compite con la anterior. Trabajos previos de nuestro laboratorio revelaron por primera vez una relación mecanística entre reconsolidación y extinción, mostrando que la presentación de un estímulo condicionado (CS) puede inducir uno u otro proceso dependiendo de su duración. En este trabajo revelamos nuevas características paramétricas que determinan la inducción de la reconsolidación y la extinción, la cinética con la que estos procesos ocurren, y un hipotético mecanismo que los vincula, que tiene lugar tras el fin del CS. Encontramos que (a) durante toda la presentación del CS la memoria original permanece intacta y consolidada, mostrando que ni reconsolidación ni extinción son inducidas hasta la terminación del CS, independientemente de su duración, (b) la presentación de un único refuerzo (US) durante la exposición al CS tiene la capacidad de prevenir la inducción tanto de la extinción como de la reconsolidación, (c) la extinción de la memoria ocurre pocos segundos después del fin del CS, y (d) reconsolidación y extinción son inducidos de forma mutuamente excluyente tras un único CS, pero ambos procesos pueden dispararse por sendos CSs y desarrollarse simultáneamente. Como resultado, presentamos un modelo que integra estos hallazgos, reflejando la dinámica e interrelación entre los procesos de reconsolidación y extinción de la memoria.

Abstract:
Memory reconsolidation and extinction are two functionally related memory processes, since they are both involved in the processing and storage of new information related to a previous learning. However, both processes are based on very different mechanisms. Reconsolidation involves a destabilization and a restabilization of the original memory trace, whereas extinction generates a new memory trace that competes with the former. Previous work from our laboratory showed for the first time that there is a mechanistic relationship between reconsolidation and extinction, since a single conditioned stimulus (CS) exposure could trigger one or the other process depending on its duration. Here we disclose new parametric conditions for the triggering of reconsolidation and extinction, the kinetics of these processes, and an hypothetic mechanism operating after CS offset that links both mnesic process. We have found that (a) during the entire CS presentation the original memory remains intact and consolidated, showing that neither reconsolidation nor extinction are triggered before CS termination, regardless of its duration, (b) a single reinforcement (US) presentation during CS exposure is able to prevent both reconsolidation and extinction triggering, (c) memory extinction is triggered a few seconds after CS offset, and (d) triggering of reconsolidation and extinction is mutually exclusive when a single CS is presented, but both processes can be serially triggered by respective CS presentations, and develop simultaneously. As result, we present a model integrating these findings, showing the dynamics and interrelationship of memory reconsolidation and extinction.

Salibe, Mariano César. "Modificación de perfiles de expresión en el sistema nervioso central, en respuesta a enfermedades en la periferia" (2010) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Una de las principales funciones del sistema nervioso es el mantenimiento de la homeostasis, detectando y reaccionado frente a señales que superan un determinado umbral. El cerebro es capaz de detectar eventos inmunes en la periferia ya sea a través de compuestos solubles o a través del nervio vago y de reaccionar mediante la activación del eje hipotálamo-pituitaria- adrenal, modulando la respuesta inmune. La progresión tumoral se caracteriza por una interacción con el sistema inmune y por poseer una alta tasa de mutaciones. El período comprendido entre el inicio y de un tumor, y la detección clínica, puede ser de entre 10 y 15 años. Durante este tiempo cada una de las mutaciones podría convertirse en una señal de alarma. En la actualidad ha sido demostrado que la presencia de un tumor en la periferia induce cambios en el metabolismo de neurotransmisores en el cerebro, sin embargo se desconoce si a su vez existen cambios a nivel transcripcional. En esta Tesis se demostró mediante la utilización de la tecnología de microarreglos en tres modelos tumorales, que la presencia de células tumorales en crecimiento en la periferia induce cambios en los niveles de expresión de determinados grupos de genes en el cerebro, pero no en un órgano periférico como el hígado. A su vez se demostró la existencia de cambios en niveles de expresión en el cerebro como consecuencia del desarrollo de artritis reumatoide. Estos cambios fueron específicos para cada tipo de tumor y para cada enfermedad. Estos resultados demuestran que señales periféricas derivadas del desarrollo de un tumor o de una enfermedad como artritis son capaces de inducir cambios en el perfil de expresión del cerebro.

Abstract:
The main function of the nervous system is to maintain homeostasis by sensing and reacting to signals that reach a certain threshold. For example, the brain can sense immune peripheral events through soluble compounds or the vagus nerve and can react through activation of the hypothalamus-pituitary-adrenal axis, resulting in the modulation of an ongoing immune response. Cancer progression is characterized by interaction with the immune system and by high mutation rates, with each mutation potentially promoting alarm signals during the 10 to 15 years of cancer development before clinical detection. A peripheral tumor is able to alter the metabolism rate of certain neurotransmitters; however, it is not known whether this can also promote changes in the central nervous system transcriptome. Using genome-wide expression analysis in three mouse tumour models, we showed that a tumor growing at the periphery can indeed promote changes in the expression levels of defined sets of genes in the brain, but not in the liver. An other peripheral disease such as Arthritis also promoted transcriptional changes in the brain. These changes were cancer type and disease type specific, and involved specific signalling pathways. These findings prove that cancer and arthritis-derived signals are effective in eliciting specific changes in gene expression in discrete brain regions.

Perissinotti, Paula Patricia. "Caracterización y modulación del reciclado vesicular en placa neuromuscular de ratón" (2010) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El proceso de reciclado de las vesículas sinápticas es una característica integral de la función presináptica y determina su habilidad para mantener la liberación del neurotransmisor durante una actividad repetitiva. En esta tesis, caracterizamos el reciclado de las vesículas sinápticas en el terminal neuromuscular de ratón y estudiamos su regulación por los canales de calcio dependiente de voltaje (CCDV), específicamente el canal de calcio tipo L, y por el neuromodulador adenosina. Para desarrollar este trabajo, utilizamos indicadores fluorescentes tipo FM para marcar la membrana de las vesículas sinápticas y técnicas electrofisiológicas para cuantificar la liberación de las vesículas sinápticas. En el terminal neuromuscular de ratón, determinamos que el reciclado vesicular es regulado por el nivel de actividad neuronal. La estimulación a alta frecuencia produce la movilización de dos pooles funcionales de vesículas sinápticas que difieren en su disponibilidad de liberación. En base a esta característica, definimos estos pooles como pooles vesiculares de liberación rápida o lenta. Por otro lado, evidenciamos que la duración de la estimulación a alta frecuencia determina un reciclado vesicular selectivo y secuencial hacia estos pooles vesiculares funcionales. El influjo de calcio a través de los CCDV tiene un papel clave en la señalización neuronal durante el proceso de la neurotransmisión, coordinando el reciclado de las vesículas sinápticas. En este trabajo presentamos evidencias directas que vinculan al CCDV tipo L con la regulación del reciclado vesicular. Hemos confirmado la funcionalidad de CCDV tipo L durante estadios plásticos del terminal neuromuscular. Es decir, observamos la participación de estos canales únicamente durante períodos de actividad neuronal sostenida e intensa. Se demostró que el influjo de calcio a través del CCDV tipo L promueve la endocitosis y la recuperación de las vesículas sinápticas hacia el pool vesicular de liberación rápida, regulando la eficiencia sináptica durante la actividad neuronal intensa. La adenosina es un neuromodulador bien establecido en la unión neuromuscular de ratón. En ausencia del efecto de la adenosina endógena sobre los receptores A1, evidenciamos un incremento en la exocitosis vesicular y en el tamaño del pool de reciclado vesicular, y un direccionamiento de reciclado vesicular hacia el pool de liberación rápida. Debido a que la adenosina y el bloqueo del CCDV tipo L presentaron un efecto similar sobre el reciclado vesicular, una hipótesis plausible fue que la adenosina a través de un efecto inhibitorio sobre el CCDV tipo L afectaría el reciclado vesicular. A través de evidencias experimentales esta hipótesis fue rechazada. En base a las similitudes observadas en el reciclado vesicular, es factible suponer que tanto la adenosina como el bloqueante del CCDV tipo L inhiben un mecanismo común.

Abstract:
The recycling of synaptic vesicles is an integral property of presynaptic function and it determines its ability to sustain neurotransmitter release during repetitive activity. In this thesis, we characterized vesicular recycling at mouse neuromuscular terminal and studied its regulation by voltage dependent calcium channels (VDCC), in particular the L-type calcium channel, and by the neuromodulator adenosine. We used FM fluorescent dyes in order to label synaptic vesicle membrane and electrophysiological techniques to quantify vesicle release. We found that vesicle recycling at mouse neuromuscular terminal is regulated by the level of neuronal activity. High frequency stimulation mobilizes two functional synaptic vesicle pools that differ in their release availabilities. Based on this characteristic, we defined these pools as the fast release pool and the slow release pool. On the other hand, we found that the duration of the high frequency stimulation produces selective and sequential vesicle recycling to these functional vesicle pools. Calcium influx through VDCC plays a key role in neuronal signaling during neurotransmission since it coordinates vesicle recycling. In this thesis, we show direct evidence that relate the L-type VDCC to vesicle recycling regulation. We have confirmed the L-type VDCC functionality during the plastic phase of the neuromuscular terminal. In other words, these channels participate only during intense and sustained neuronal activity. We demonstrate that calcium influx through L-type VDCC promotes endocytosis and vesicle retrieval towards the fast release vesicle pool, regulating synaptic efficiency during intense neuronal activity. Adenosine is a well known neuromodulator at the mouse neuromuscular junction. In the absence of the effect of endogenous adenosine on A1 receptors, we found an increase of the amount of vesicle exocytosis and the size of the vesicle recycling pool. In addition, we found out that vesicles are preferentially recycled under this condition to the fast release pool. Since both the addition of adenosine and an L-type VDCC blocker give rise to a similar effect on vesicle recycling, we hypothesized that adenosine produce an inhibitory effect on the L-type VDCC, affecting vesicle recycling. However, our experimental evidence allows rejecting this hypothesis and suggests that both adenosine and the L-type VDCC blocker inhibit the same mechanism.

Oliva, Damián Ernesto. "Mecanismos de detección visual y evitación de colisiones en un nuevo modelo experimental, el cangrejo Chasmagnathus granulatus" (2010) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Los artrópodos, en especial los insectos y crustáceos, son animales muy activos que poseen repertorios comportamentales altamente complejos, la mayoría de los cuales se encuentran guiados por la información visual. Así, la interacción entre el sistema visual y motor es fundamental en una variedad de funciones como por ejemplo: tener buenos sistemas de navegación, escape, detección e identificación de predadores, presas y coespecíficos, etc. Dentro de esta gama de comportamientos, esta tesis estudia el funcionamiento del sistema de escape del cangrejo Chasmagnathus granulatus frente a los estímulos de colisión. Para esto, desarrollamos un dispositivo que mide la respuesta locomotora del animal cuando se aplican estímulos visuales generados por computadora. Con este dispositivo caracterizamos la respuesta de escape de Chasmagnathus a estímulos que simulan colisiones de objetos que se acercan al cangrejo a velocidad constante. Medimos la respuesta motora del animal variando distintos parámetros del estímulo como ser: la velocidad de aproximación, el tamaño del objeto, la dirección de acercamiento y el contraste respecto al fondo. Encontramos que la respuesta de escape es compleja y está compuesta por una secuencia de fases encadenadas, es altamente direccional y la velocidad del animal es controlada instantáneamente por la entrada visual. Analizamos el comienzo del escape y encontramos una variable que lo predice. Luego de la caracterización comportamental, pasamos a describir la respuesta de las Neuronas Gigantes de la Lóbula (neuronas LG). Mostramos que las neuronas MLG1 y MLG2 (Monostratified Lóbula Giant Neuron 1 y 2) y BLG1 (Biestratified Lóbula Giant Neuron 1) responden preferencialmente a estímulos que representan colisiones de objetos y codifican la dinámica de expansión temporal de los estímulos. Mostramos que la tasa de disparo de las neuronas MLG1 y BLG1 codifican la velocidad angular del estímulo y que las neuronas MLG2 codifican la aceleración angular. Por otro lado, las neuronas BLG2 (Biestratified Lóbula Giant Neuron 2), codifican una información cualitativamente distinta a las tres neuronas anteriores respondiendo principalmente el comienzo y la finalización de la expansión. Una vez medidas las respuestas comportamentales y neuronales, analizamos la posibilidad de predecir el comienzo del escape en función de la actividad de las neuronas LG y encontramos un criterio que usa información de dos neuronas que correlaciona con el mismo. Finalmente, desarrollamos un modelo simple que usando la tasa de disparo de las neuronas LG, predice la velocidad de los animales durante el escape.

Katche, Cynthia L.. "Mecanismos neurobiológicos involucrados en la persistencia de la memoria de largo término: rol de C-fos en hipocampo y corteza retrosplenial" (2011) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Un punto de vista predominante en la ciencia moderna de la memoria es que los recuerdos son inicialmente frágiles, pero se vuelven más estables con el tiempo. A pesar de que la persistencia es una característica fundamental en el almacenamiento de la memoria, su mecanismo se encuentra escasamente caracterizado. Para comprender los procesos que subyacen a la memoria de largo término (MLT) debemos entender cómo es que las trazas de memoria persisten a lo largo del tiempo, a pesar de la vida media corta y de la alta velocidad de recambio de sus sustratos moleculares. En este trabajo, mostramos que la MLT de evitación inhibitoria duradera pero no la que dura más allá de 2-3 días, depende de la expresión tardía de c-Fos en el hipocampo y en la corteza retrosplenial. Por otra parte, la inhibición de la transcripción en el hipocampo 24 h luego del entrenamiento afecta la persistencia, pero no la formación de la MLT. No obstante, la inhibición de la transcripción en la corteza retrosplenial impide la formación de la memoria. Además, mostramos que los requerimientos de traducción en la corteza retrosplenial alrededor del entrenamiento, en la formación de la memoria, y tardíamente luego del entrenamiento, en la persistencia de la memoria, son similares a los vistos en el hipocampo. Estos hallazgos indican que una fase de transcripción y traducción tardía son esencial para el mantenimiento de una traza de memoria inducida por miedo. Nuestros resultados apoyan la hipótesis de la existencia de rondas recurrentes de eventos como la consolidación, que ocurren luego del aprendizaje en el hipocampo y corteza retrosplenial para mantener las memorias.

Abstract:
A prevailing view of the modern science of memory is that memories are initially fragile but become more stable with time. Although persistence is a key characteristic of memory storage, its mechanisms are scarcely characterized. To understand the processes that underlie memory, we must comprehend how is it that memory traces persist despite the short-lived nature and rapid turnover of their molecular substrates. In this work, we show that long-lasting but not short-lived inhibitory avoidance long-term memory depends on a delayed expression of c-Fos in the hippocampus and retrosplenial cortex. Moreover, inhibition of transcription in the hippocampus 24 h after training hinders persistence but not formation of long-term storage. However, inhibition of transcription in the retrosplenial cortex impairs memory formation. In addition, translation requirements in the retrosplenial cortex around training, for memory formation, and late after training, for memory persistence, are similar of those seen in the hippocampus. These findings indicate that delayed phases of transcription and translation are essentials for maintenance of a fear-motivated memory trace. Our results support the hypothesis that recurrent rounds of consolidation-like events take place late after learning in the dorsal hippocampus and retrosplenial cortex to maintain memories.

Daicz, Sergio. "Estructura electrotónica de neuronas motoras de sanguijuela" (2011) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Las neuronas son células con estructuras tridimensionales complejas adaptadas a su función. Poseen extensos árboles neuríticos, en los que pueden recibir señales de otras neuronas en distintos puntos de su estructura. Las neuritas funcionan como cables, cuyas propiedades morfológicas y las propiedades eléctricas de la membrana determinan cómo se propagarán las señales. Los registros electrofisiológicos intracelulares nos permiten conocer con gran precisión la evolución en el tiempo del potencial de membrana para un punto de la neurona. La actividad registrada puede provenir desde distintos puntos del árbol neurítico. Las señales originadas en el punto de registro o cerca de él serán registradas con gran fidelidad, mientras que las señales originadas en puntos lejanos sufrirán una atenuación. Dada la extensión de los árboles neuríticos, las complejas transformaciones que sufren las señales al propagarse por ellos, y nuestra limitada capacidad de observación, un modelo biofísico puede resultar muy útil para entender e interpretar las observaciones realizadas. El efecto de la atenuación de señales dentro de una neurona es particularmente notable en el caso de las neuronas motoras de la sanguijuela, en las que los potenciales de acción que se registran en el soma llegan con una amplitud de unos pocos milivolts. En este trabajo estudiamos la transmisión de señales graduales dentro de las neuronas motoras AE, a partir de la construcción de modelos morfoeléctricos de las mismas. En los Capítulos 2 y 3 analizamos su anatomía y fisiología, obteniendo los modelos morfológicos detallados y los parámetros necesarios para construir un modelo biofísico. En el Capítulo 4 construimos modelos a partir de los datos obtenidos. Simulamos la propagación de corriente a lo largo del tronco principal de la neurona y analizamos su atenuación en ambos sentidos. A través de alteraciones en la morfología analizamos qué aspectos de la misma son los más relevantes en determinar la atenuación. En el Capítulo 5 desarrollamos una técnica novedosa de deconvolución del potencial observado que nos permite estimar la corriente en un punto remoto que dio lugar a la observación, y la aplicamos a los potenciales de acción registrados para estimar su forma en el origen. Nuestros resultados sugieren que la morfología puede ser responsable de gran parte de la atenuación observada.

Abstract:
Neurons are cells with complex three dimensional structures adapted to their function. They have extensive neuritic trees, in which they can receive signals from other neurons at different points of their structure. Neurites function as cables, whose morphology and the electrical properties of the membrane establish how signals propagate. Intracellular electrophysiological recordings allow us to know with great precision the temporal evolution of the membrane potential at a point of the neuron. The recorded activity may come from different points of the neuritic tree. Signals originated at the recording point or near it will be recorded with great fidelity, while signals originated in distal points will suffer attenuation. Given the extent of neuritic trees, the complex transformations that signals suffer when they propagate through them, and our limited capacity of observation, a biophysical model can be a very useful tool to understand and interpret the observations made. The effect of signal attenuation within a neuron is particularly notable in the case of the motor neurons of the leech, where action potentials reach the soma with an amplitude of only a few millivolts. In this work, we study gradual signal transmission within the AE motor neurons, basing us on the construction of morphoelectrical models of the neurons. In Chapters 2 and 3 we analyze their anatomy and physiology, obtaining detailed morphological models and the parameters necessary for building a biophysical model. In Chapter 4 we build models using the data obtained. We simulate current propagation through the main trunk of the neuron and we analyze its attenuation in both directions of propagation. Using variations of the morphology we analyze what aspects of it are most relevant in establishing the attenuation. In Chapter 5 we develop a novel technique consisting in deconvolving the observed potential, which allows us to estimate the current at a remote point where the signal originated. We apply it to the recorded action potentials to estimate their shape at the origin. Our results suggest that morphology may be responsible for most of the observed attenuation.

Kamienkowski, Juan Esteban. "Integración de información en tareas secuenciales" (2011) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
En la actualidad se posee un conocimiento profundo de la neurofisiología y las variables comportamentales asociadas a muchas operaciones simples dentro de la percepción (por ejemplo en visión: detección de colores, intensidades, movimientos, formas, etc) así como también de tareas cognitivas simples (comparación de números, reconocimiento de una palabras, etc). Sin embargo, se sabe muy poco de cómo estos procesos se concatenan en el tiempo para dar lugar a una tarea tan cotidiana como reconocer a una persona en la multitud. El objetivo general de esta tesis es entender la sintaxis y arquitectura de procesos que componen una tarea compleja. Con esta premisa estudiamos situaciones de creciente complejidad, desde la interferencia de dos tareas independientes hasta el análisis de una escena visual –entendida como una sucesión de estados enmarcados en movimientos oculares rápidos–. Estos protocolos fueron combinados con modelos simples, y técnicas de seguimiento ocular y electroencefalografía. Los resultados presentados en esta tesis muestran que la arquitectura serial es una propiedad estructural del pensamiento consciente, independiente de la adquisición de información a través de movimientos oculares, y que los potenciales evocados asociados a la detección de un objeto en experimentos con la mirada fija pueden ser compatibilizados con los tiempos característicos de estos movimientos oculares rápidos. A su vez proponemos dos esquemas experimentales novedosos: El primero, comportamental, traslada los experimentos clásicos de interferencia entre tareas a una situación de movimientos oculares, posibilitando el estudio de la arquitectura de procesos en estas situaciones de visión más natural; y el segundo radica en combinar registros de electroencefalografía y movimientos oculares para poder estudiar correlatos neurofisiológicas de la resolución de tareas naturales, como la lectura.

Abstract:
Despite the deep understanding regarding the neurophysiology and behavior behind a huge range of operations in perception –i.e. in the visual system, color detection, color intensities, movement, shapes, etc- or simple cognitive tasks –i.e. number comparisons, word recognition, etc-; little is known about how these processes are combined in time to give place to such a simple task as recognizing somebody in a crowded place. The main objetive of this thesis is to understand the sintaxis and arquitecture of processes that compose a complex task. Inside this framework we studied some aspects of this sintaxis in situations of an increasing complexity, from the interference of two independent tasks to the visual analysis of a complex scene –which involves a secuence of states framed in the times of fast eye movements–. These protocols were combined with simple models, eye tracking and electroencephalography. In his thesis we show that the serial arquiteture is a structural invariant of the conciouss thought, independent of the acquisition of information through eye movements, and that the evoked potentials associated with target detection in fixed-gaze experiments could be compatibilized with the timming of these rapid eye movements. Finally, we proposed two new experimental schemes: The first one translates the classic dual-task interference experiments to a situation with eye movements, in order to study of the arquitecture of processes in natual vision; and the second, combining electroencephalography and eye movements to open the possibility of study the neural correlates of the resolution of more naturalistic tasks, as reading.

González Polo, Virginia. "Estudio del papel de las palmitoil-proteínas en la regeneración del sistema nervioso, la importancia de la palmitoilación y la ubicación en dominios lipídicos de la membrana en su función" (2011) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La S-palmitoilación ha sido propuesta de tener un papel fundamental en la asociación de proteínas citoplasmáticas con la membrana. Nuestro objetivo fue evaluar el papel de la S-palmitoilación en la transducción de señales en neuronas, en tres modelos de investigación: (i) el aislamiento de dominios membranales resistentes a la solubilización con detergentes (DRMs) de sinaptosomas de cerebro de la rata adulta, (ii) la asociación a membranas artificiales de una proteína neuronal palmitoilada y (iii) una visión funcional de la expresión de proteínas palmitoiladas ante un estímulo fisiológico. En el primer modelo de DRMs pudimos ver con el tratamiento con la proteasa trombina y dibutiril AMPc la translocación de ciertas palmitoil-proteínas a DRMs. Complementariamente en el modelo de liposomas estudiamos la asociación de la proteína neuronal GAP-43 palmitoilada ó no a las membranas artificiales de distinta composición. Nuestros resultados nos llevaron a proponer que en la interacción de la proteína GAP-43 con la membrana es influenciada por efectos electrostáticos. Para analizar la influencia del extremo amino terminal en la asociación de GAP-43 sin palmitoilar a la membrana abordamos la técnica de resonancia paramagnética electrónica (EPR). No pudimos observar diferencias estructurales en la proteína asociada a los liposomas en comparación con la proteína libre mediante esta técnica. Finalmente para poner la Spalmitoilación en un contexto funcional, analizamos la expresión y compartimentalización subcelular de varias palmitoil-proteínas durante la injuria y regeneración neuronal, trabajando con un modelo de axotomía unilateral del nervio ciático en ratas adultas. Entre las proteínas analizadas la expresión de la proteína quinasa lyn mostró un aumento significativo en la rama periférica pero no central ante el estímulo de la lesión del nervio ciático. Como conclusión general de nuestros resultados podemos decir que las proteínas palmitoiladas están involucradas activamente en procesos tan importantes como la regeneración neuronal y plasticidad sináptica. En un futuro trabajo y gracias a los avances logrados en la técnica de detección de proteínas palmitoiladas estaremos en condiciones de analizar el estado de palmitoilación de las proteínas involucradas en la regeneración neuronal y durante la remodelación sináptica fisiológica y patológica.

Abstract:
S-palmytolation has been proposed to have a major role in protein-membrane association. Our major objective was to evaluate the role of the S-palmytoilation in the neural intracellular signal transduction. We used three biological systems, (i) the isolation and evaluation of detergent resistant membrane (DRM) domains from adult rat brain synaptosomes, (ii) the association with artificial membranes of a palmytoil protein (iii) and a functional vision of the palmytoil protein because of physiological stimuli. The first approach consisted in the isolation and evaluation of detergent resistant membrane domains from adult rat brain synaptosomes. We saw that the treatment with thrombin and dibutiril cAMP translocated some palmytoil-proteins to DRMs. Complementary we measured the association of the neural GAP-43 S-palmytoilated protein to artificial membranes and to different lipid compositions in vitro. Our results led us to propose that the interaction of the protein GAP-43 with the lipid membrane is influenced by electrostatics forces. We wanted to analyze the influence of the amino terminal end in the association of GAP-43 with the membrane .We used the novel technique Electron Paramagnetic Resonance (EPR). No structural difference was observed when the protein was associated with membrane lipids or free. Additionally, using a unilateral sciatic nerve injury rat model, we analyzed the S-palmytolation of proteins ex vivo during axonal injury and regeneration. The protein lyn showed an increment in the peripherals stream but not in the central by the injury stimuli. Our general conclusion was that the palmytoilated proteins was involved actively in as important processes as neuronal regeneration and synaptic plasticity. In the future work and thanks to the advances obtained in the technique of palmytoil-protein detection we will be able to analyze the state of palmytoilation of the proteins involved in neuronal regeneration and during the physiological and pathological synaptic remodeling.

Forcato, Cecilia. "Estudio de la fase de reconsolidación de la memoria declarativa en humanos" (2011) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La hipótesis de la reconsolidación postula que una memoria consolidada puede devenir nuevamente lábil y susceptible a la acción de agentes amnésicos o facilitadores, por un período de tiempo, luego de la reexposición a un recordatorio. Este fenómeno ha sido demostrado en una gran variedad de especies y en diferentes tipos de memoria, incluyendo memorias motoras en el hombre. En este trabajo diseñamos y pusimos a punto un protocolo que involucra el aprendizaje de una lista de sílabas sin sentido, asociada a un contexto específico formado por una luz, imagen y música. Por primera vez, demostramos la existencia de la fase de reconsolidación de la memoria declarativa en el hombre. A su vez, demostramos que no cualquier evocación dispara este fenómeno, por el contrario, se requiere un recordatorio con características específicas, siendo el no cumplimiento de la expectativa un componente fundamental del mismo. Más aún, este trabajo evidencia las dos funcionalidades postuladas para el fenómeno de reconsolidación: el reforzamiento de la memoria original y la incorporación de nueva información en la memoria reactivada.

Abstract:
The reconsolidation hypothesis states that a consolidated memory could again become unstable and susceptible to facilitation or impairment for a discrete period of time after a reminder presentation. The phenomenon has been demonstrated in very diverse species and types of memory, including the human procedural memory of a motor skill task. Here we design a new paradigm that involves learning a list of non-sense syllable pairs, associated to a specific context (light, image and sound). We demonstrate for the first time, the human declarative memory reconsolidation. Moreover, we demonstrate that the reconsolidation process does not always occur when a memory is retrieved. On the contrary, it requires a reminder with a specific structure, and it seems that the mismatch between what the subject expects and what actually happens to be crucial. Furthermore, we provide evidence to the potential functionality of this fenomenon: the strengthening of the original trace and the incorporation of new information into the reactivated memory (memory updating).

Ballestero, Jimena A.. "Modulación de la actividad de las células ciliadas del órgano de Corti por el sistema eferente olivococlear" (2011) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
En el órgano de Corti, el epitelio sensorial del sistema auditivo de los mamíferos, las células ciliadas internas (CCIs) transducen los estímulos sonoros a señales eléctricas que son enviadas al sistema nervioso central, mientras que las células ciliadas externas (CCEs) participan del proceso de amplificación y sintonización fina de estos estímulos. La actividad de las CCEs es modulada por una inervación eferente que proviene del tallo cerebral, el sistema olivococlear medial (MOC). Durante el desarrollo, previo al comienzo de la audición, estas fibras eferentes hacen contactos transitorios con las CCIs. En ambos casos, la sinapsis entre las fibras MOC y las células ciliadas es colinérgica, rápida e inhibitoria y está mediada por la activación conjunta del receptor colinérgico nicotínico (nAChR) α9α10 y el canal de potasio SK2. La inervación transitoria a las CCI desaparece completamente luego del comienzo de la audición, así como la expresión de la subunidad α10 y la del canal SK2. En el presente trabajo se estudiaron las características moleculares y funcionales de la sinapsis entre estas fibras MOC y las células ciliadas de la cóclea. Para esto se realizaron registros electrofisiológicos en las CCIs y CCEs presentes en preparaciones del órgano de Corti del ratón en distintos periodos postnatales. En primer lugar, se estudió el rol de la subunidad α10 en las respuestas colinérgicas de las células ciliadas. Se realizó la caracterización biofísica, farmacológica y funcional de estas corrientes en ratones modificados genéticamente que carecían de la subunidad α10 o que la expresaban en forma constitutiva. Se demostró que la subunidad α10 es necesaria para la expresión de las respuestas colinérgicas normales tanto antes como después del comienzo de la audición. Se demostró también que la expresión constitutiva de esta subunidad no es suficiente para mantener las respuestas colinérgicas en las CCIs luego del comienzo de la audición. Estos resultados indican que en este período del desarrollo postnatal, existirían factores que regulan negativamente la expresión funcional del nAChR α9α10 en las CCIs. Por otro lado, se estudiaron las propiedades de la transmisión sináptica entre las fibras MOC y las CCEs mediante la estimulación eléctrica de estas fibras eferentes. Se demostró que la eficacia de la sinapsis MOC-CCEs es muy baja a frecuencias bajas de estimulación (1 Hz) pero que la tasa de respuestas aumenta significativamente al aumentar la frecuencia de estimulación (50-100Hz) debido a la acción conjunta de los procesos de facilitación presináptica y sumación de las corrientes postsinápticas. Esta característica de la sinapsis MOC-CCEs es consistente con la dependencia que presentan las respuestas a nivel del nervio auditivo con la frecuencia de activación del sistema eferente MOC y sugiere que la dinámica de esta sinapsis modula la magnitud del efecto inhibitorio producido por este sistema. Esta hipótesis es sustentada, además, por los resultados obtenidos en ratones que poseen una mutación puntual (L9’T) en la subunidad α9 que le confiere al nAChR α9α10 una ganancia de función, a saber, tiene una afinidad aparente mayor por la acetilcolina y un tiempo de actividad más prolongado. Consistentemente, la cinética de las respuestas sinápticas producidas por estimulación de alta frecuencia en la sinapsis MOC-CCIs de los ratones L9’T resultó significativamente más lenta que la de los ratones salvajes y esto se correlaciona con el cambio en la cinética de inhibición de la función coclear ante la activación del sistema eferente observado in -vivo en estos animales.

Abstract:
In the Organ of Corti, the sensory epithelia of the of the mammalian auditory system, inner hair cells (IHCs) transduce sound stimuli into electrical signals that are conveyed to the central nervous system, while outer hair cells (OHCs) participate in the amplification y fine tuning of these stimuli. OHC’s activity is modulated by an efferent innervation that projects from the brainstem, the medial olivocochlear system (MOC). During development, before the onset of hearing, these efferent fibers make transient contacts with the IHCs. In both cases the synapse between the MOC fibers y the hair cells is cholinergic, fast y inhibitory y is mediated by the combined activation of the α9α10 cholinergic nicotinic receptor (nAChR) y the SK2 potassium channel. The transient innervation to the IHCs completely disappears after the onset of hearing, as does the expression of the α10 subunit y the SK2 channel. In the present work we studied the functional y molecular characteristics of the synapse between the MOC fibers y the hair cells. To accomplish this, electrophysiological recordings were carried out in IHCs y OHCs present in acutely isolated organs of Corti from mice at different postnatal ages. First, we studied the role of the α10 subunit in the hair cell’s cholinergic responses. A biophysical, pharmacological y functional characterization of these currents was carried out in genetically modified mice that either lacked the α10 subunit or expressed it constitutively. It was demonstrated that the α10 subunit is necessary for the expression of normal cholinergic currents both before y after the onset of hearing. It was also shown that the constitutive expression of this subunit is not sufficient to maintain cholinergic responses in IHCs after the onset of hearing. These results indicate that in this period of postnatal development, there might be factors that down-regulate the functional expression of the α9α10 nAChR in the IHCs. In addition, the properties of synaptic transmission between the MOC fibers y the OHCs were studied by electrical stimulation of the efferent fibers. It was demonstrated that the synaptic efficacy of the MOC-OHC synapse is very low at low stimulation frequencies (1 Hz) but that the response rate increases significantly when the stimulation frequency is increased (50-100 Hz), due to the combined effect of presynaptic facilitation y summation of the postsynaptic currents. This characteristic of the MOC-OHC synapse is consistent with the dependence of the auditory nerve responses with the frequency of activation of the MOC efferent system y suggests that the dynamics of this synapse modulates the magnitude of the inhibitory effect exerted by this system. This hypothesis is further supported by the results obtained using mice that bear a point mutation in the α9 subunit (L9’T) that confers a gain of function to the α9α10 nAChR, namely, an increased affinity for acetylcholine y a longer period of activity. Consistently, the kinetics of the synaptic responses evoked by high frequency stimulation at the MOC-IHC synapse in the L9’T mice was significantly slower than that of the wild type mice. This is in agreement with the change in the kinetics of cochlear function inhibition by the efferent system observed in-vivo.

Morgenstern, Nicolás A.. "Efectos del envejecimiento y la neurodegeneración sobre la plasticidad neuronal en el hipocampo" (2011) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
A medida que envejece, el cerebro de los mamíferos sufre modificaciones bioquímicas, estructurales y funcionales que disminuyen la plasticidad de sus circuitos. Estos cambios han sido propuestos como responsables del déficit cognitivo y del aumento en la incidencia de las enfermedades neurodegenerativas que se presentan con la edad. El giro dentado del hipocampo cuenta con una forma de plasticidad singular dada por la producción de nuevas neuronas granulares a lo largo de toda la vida. Mediante transducción retroviral con proteínas reporteras y/o transgenes relacionados con la patogénesis de la enfermedad de Alzheimer se logró utilizar a estas neuronas como vehículo para monitorear los efectos del envejecimiento normal y patológico sobre la plasticidad neuronal. Utilizando inmunofluorescencia y microscopía confocal en ratones wild type envejecidos y en transgénicos modelando la enfermedad de Alzheimer pudimos observar que, aunque el número de neuronas generadas disminuye a lo largo de la vida, estas no se ven afectadas en su migración ni en la densidad de los contactos sinápticos aferentes que desarrollan durante el envejecimiento normal o patológico. Por otro lado, combinando registros electrofisiológicos con análisis morfológico encontramos que la expresión autónoma de célula de diferentes variedades de la proteína precursora de amiloide (APP) altera transitoriamente la forma en que estas neuronas se conectan al circuito del giro dentado. Llamativamente, este efecto parecería no estar mediado por el péptido β amiloide, sino por algún dominio contenido en el extremo C-terminal de APP. En conjunto estos resultados estarían indicando que a pesar de la diversidad de los cambios que se presentan en el cerebro durante el envejecimiento y la neurodegeneración, las neuronas granulares que se desarrollan en el giro dentado bajo tales circunstancias pueden incorporarse anatómica y funcionalmente al circuito. Sin embargo, la dinámica con que se da esta integración se ve afectada por la sobreexpresión de APP en forma autónoma de célula. Alteraciones sutiles como esta podrían subyacer a las manifestaciones cognitivas iniciales encontradas en la enfermedad de Alzheimer.

Abstract:
Biochemical, structural and functional changes occurs to the mammalian brain as it ages. These modifications are thought to contribute to the decrease in the plasticity of neuronal circuits. This latter situation has been proposed to underlie the cognitive decline and the increase of neurodegenerative disorders found during ageing. A particular form of plasticity is found in the dentate gyrus of the hippocampus where the continuous addition of new granular neurons takes place through all life. Using retroviral transduction of fluorescent proteins and/or transgenes related to Alzheimer’s disease these neurons were experimentally used as probes to study the effects of normal and pathological ageing on neuronal plasticity. Immunofluoresce labeling and confocal microscopy of wild type aged mice and transgenic models of Alzheimer´s disease showed a strong reduction in the number of newly generated neurons during life. However, nor migration neither afferent synaptic connectivity was affected during ageing or neurodegeneration. Electrophysiological recordings and morphological analyses revealed that cell autonomous expression of different forms of amyloid precursor protein (APP) affect the way that these neurons integrate to the circuit of the dentate gyrus. Notably, this effect seems to be mediated by a domain in the C-terminal region of APP rather than by Aβ peptide itself. Altogether these observations should be indicating that despite the diversity in the changes found in the brain during ageing and neurodegeneration, newlyborn neurons are able to functionally and anatomically incorporate to the circuit. However, the timing of this integration was found to be affected by the cell autonomous overexpression of APP. This kind of subtle alterations would be underlying the early cognitive decline found in Alzheimer’s disease.

Alvarez, Yanina Daniela. "Acople del pool de vesículas inmediatamente liberable (IRP) con los canales de Ca2+ tipo P/Q y límites funcionales de este pool en células cromafines" (2011) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El pool de vesículas inmediatamente liberables (IRP) es un pequeño pool vesicular que corresponde aproximadamente al 25% del pool de vesículas preparadas para liberarse. Se piensa que el IRP, a diferencia del resto del pool de vesículas preparadas para ser liberadas (RRP), se libera frente a pulsos despolarizantes de corta duración debido a su proximidad a los canales de Ca^2+. Pusimos a prueba esta hipótesis utilizando buffers de Ca^2+ exógenos rápidos y lentos, y toxinas especificas que permitieron asociar específicamente a la exocitosis de IRP con los canales de Ca^2+ de tipo P/Q. Estos resultados son coherentes con lo observado previamente por nosotros en ratones KO de la subunidad α1A. Esto nos llevó a pensar en la posibilidad de que este acople funcional fuera generado a través de una interacción molecular específica. Evaluamos que dicha interacción estuviera mediada por la secuencia synprint (synaptic protein interaction site) ubicada en un loop intracelular de la subunidad α1A de los canales de Ca^2+ P/Q y N. Es conocido que el synprint puede interactuar con la maquinaria exocitótica, siendo esto determinante en el acople asociado a la exocitosis sincrónica en terminales nerviosas. De acuerdo con esta hipótesis, en diversos experimentos encontramos que las células de ratón en cultivo transfectadas con la secuencia del synprint (para interferir en la interacción canal / vesícula) presentan una exocitosis de IRP marcadamente disminuida, mientras que fases menos acopladas al estímulo no se hallar alteradas. La segunda parte de esta tesis está enfocada en analizar los límites funcionales del IRP frente a una estimulación que simule las condiciones fisiológicas de las células cromafines, como son los trenes de potenciales de acción a frecuencias en el rango 0.2-10 Hz. Descubrimos una fracción de IRP que se libera particularmente frente a potenciales de acción que es capaz de recuperarse velozmente (τ ~ 1 seg) luego de haber sido deprimida. Los resultados muestran que en nuestras condiciones experimentales dicho subpool de IRP le permite a las células cromafines mantener una liberación eficiente y sostenida a bajas frecuencias

Abstract:
The Immediately Releasable Pool (IRP) is a small group of vesicles which corresponds to approximately the 25% of the ready releasable vesicles. IRP, in contrast to the rest of the RRP, can be released by short pulses because of its proximity to calcium channels in chromaffin cell. We used specific pharmacological Ca^2+ channels blockers and α1A subunit KO mice to demonstrate that IRP exocytosis is specifically coupled to P/Q Ca^2+ current. This coupling raises the question of how the interaction between IRP vesicles and P/Q Ca^2+ channels is produced. The synprint sequence located in the intracellular loop between II and III region of the α1 subunit of P/Q and N Ca^2+ channels can interact with proteins of the exocytic machinery being determinant in vesicle-channel coupling associated to fast exocytosis. The chromaffin mouse cells transfection with IRES plasmids containing the synprint peptide sequence (to interfere with channel-exocytic proteins interaction) reduced IRP exocytosis significantly, while less coupled exocytosis remained unchanged. The existence of such highly coupled exocytosis raises the question of which is the participation of IRP when chromaffin cells are stimulated with a physiological stimulus, particularly trains of action potentials. We study the recovery of IRP after complete release, and the exocytic performance of this pool at different frequencies of stimulation. We found that there is a fraction of IRP, that is released by an action potential and recovers with relatively high speed (τ ~ 1 s), which is able to sustain chromaffin cell exocytosis at physiological low frequencies.

Hepp, Yanil. "Caracterización del receptor de glutamato tipo NMDA en el cangrejo Neohelice granulata y estudio de su rol en procesos de aprendizaje y memoria" (2012) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
En esta tesis se estudió la localización y dinámica de receptores glutamatérgicos tipo NMDA (NMDARs), y su relación con la memoria, en el cangrejo Neohelice granulata. Se realizó un esquema neuroanatómico de su sistema nervioso central (SNC), y se diseñaron mapas detallados de neuropilos y clusters neuronales del cerebro. Se evaluó la presencia y localización de NMDARs, realizando técnicas inmunohistoquímicas y ensayos de Western blot. Se demostró que están ampliamente distribuidos, compuestos por subunidades tipo NR1 y NR2, y con distribución similar a proteínas de anclaje tipo PSD95. Se desarrolló un sistema estereotáxico, para realizar microinyecciones en áreas específicas del SNC, corroborándose con esta técnica el efecto del ácido iboténico sobre de los NMDARs. Luego se estudió la dinámica de NMDARs (tráfico) asociada a procesos mnésicos, demostrando cambios en la proporción entre receptores vesiculizados e insertos en membrana celular, después de un entrenamiento que genera una memoria de largo término. Al evocar esta memoria los cambios correlacionan con el grado de variación de respuesta de los animales durante el entrenamiento. Estos resultados sugieren la participación de NMDARs en procesos mnésicos en este modelo, permitiendo establecer comparaciones con otras especies, y posibilitando el posterior análisis del tráfico de estos receptores en otras fases de la memoria.

Abstract:
This thesis studied the localization and dynamic of NMDA-like glutamate receptors (NMDARs), and their role in long term memory in the crab Neohelice granulata. A detailed neuroanatomic description of the central nervous system (CNS) was performed, as well as maps of neuronal clusters and neuropils. The presence and localization of these NMDA-like receptors were evaluated in the CNS by inmunohistochemitry and Western blot techniques. We found a NMDARs broad distribution, constituted by NR1- and NR2-like subunits, with a pattern similar to the one found for PSD95 scaffold proteins. A stereotaxtic device was developed in order to make microinjections in specific areas of the CNS, confirming with this technique the ibotenic acid effect on the NMDARs. Afterwards, the receptor’s dynamic (traffic) was studied in relation to mnesic processes. Changes in the proportion between vesiculized and membrane receptors were seen after a training that induces long term memory. After retrieval this change correlates with the degree of variation in the animal response. These results suggest the NMDARs participation in mnesic processes in this model, allow comparisons between species, and encourage future analysis of receptor’s traffic in other memory phases.

Yovanovich, Carola Anabel Mariana. "Potencial neurogénico del epitelio olfatorio en un modelo de degeneración neuronal masiva: Dinámica celular, factores tróficos y adquisición de funcionalidad" (2012) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La maduración del sistema nervioso es el resultado de un intrincado balance entre mecanismos de proliferación y diferenciación neuronal, apoptosis y refinamiento sináptico. Estos procesos no son exclusivos de la vida embrionaria, sino que algunas estructuras nerviosas se recambian continuamente aun durante la vida adulta. El caso mejor conocido es el de las neuronas receptoras olfatorias (ORNs), en las cuales este fenómeno se verifica durante toda la vida en todos los vertebrados analizados. El recambio cíclico de las ORNs ocurre también en respuesta a la muerte neuronal masiva provocada por la destrucción del epitelio olfatorio (EO), haciendo de este sistema un excelente modelo para el estudio de la neurogénesis y de la regeneración neuronal. El propósito de esta tesis es analizar algunos aspectos poco conocidos del proceso de neurogénesis usando un modelo de destrucción del EO en larvas de anuros por inmersión en sulfato de zinc (ZnSO4) desarrollado previamente en nuestro laboratorio. Para ello diseñamos una prueba comportamental con el fin de evaluar la capacidad de los animales de responder a estímulos olfatorios durante el proceso de regeneración. Esta herramienta nos permite analizar la funcionalidad del EO y luego procesar a los mismos animales para estudiar los fenómenos de proliferación celular, diferenciación neuronal y participación de factores tróficos en ese proceso mediante técnicas histológicas e inmunohistoquímicas. Observamos que los animales que responden al estímulo presentan niveles normales de proliferación celular y un grado avanzado de diferenciación de las ORNs a nivel histológico y de expresión de marcadores de maduración neuronal, aunque el tamaño de esta población celular es pequeño en relación a los animales intactos. A partir de esto concluimos que el grado de avance de la recuperación morfológica del EO requerido para la readquisición de la funcionalidad es relativamente escaso. Por otro lado, el análisis de la distribución del Factor Neurotrófico Derivado del Cerebro (BDNF) indica que aumenta su expresión en regiones específicas del sistema olfatorio luego del tratamiento con ZnSO4, lo que sugiere que desempeña un papel importante en la reconstitución del EO y su reconexión con el bulbo olfatorio.

Abstract:
The nervous system maturation is the outcome of an intricate balance among proliferation, neuronal differentiation, apoptosis and synaptic refinement mechanisms. These processes are not fully restricted to embryonic development, as some nervous structures undergo continuous lifelong turnover. The best documented case is that of olfactory receptor neurons (ORNs) in which this phenomenon occurs throughout life in all vertebrates analyzed. Cyclic ORNs turnover also occurs in response to massive neuronal death induced by injury to the olfactory epithelium (OE), rendering this system as an excellent model to study neurogenesis and neuronal regeneration. This thesis aims to analyze some poorly known aspects of the neurogenic process using an experimental model of OE disruption induced by immersion of anuran larvae in zinc sulfate (ZnSO4) that has been previously developed in our lab. For that purpose we designed a novel behavioral test aimed to evaluate the animals’ responsiveness to olfactory stimuli during the regeneration process. This tool allows us to analyze OE functionality and then processing the same individuals to study cell proliferation, neuronal differentiation and involvement of trophic factors in this process by means of histological and immunohistochemical procedures. We observed that the stimulus-responsive animals show normal levels of cell proliferation and an advanced degree of ORNs differentiation at histological and maturity markers expression levels, even if this cell population has a small size related to that of intact animals. Based on this evidence we conclude that the degree of morphological recuperation required for acquisition of functionality is relatively small. On the other hand, analysis of Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF) distribution shows that its expression increases in specific regions of the olfactory system after ZnSO4 treatment, thus suggesting that it plays an important role in OE reconstitution and reconnection to the olfactory bulb.

de la Fuente, Verónica. "Mecanismos celulares y moleculares involucrados en las distintas fases de la memoria de condicionamiento de miedo en ratones" (2012) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
En el aprendizaje asociativo, la reactivación de la memoria por la presentación de un recordatorio puede inducir dos procesos mnésicos aparentemente opuestos, la reconsolidación o la extinción. En esta Tesis describimos un switch molecular entre mecanismos de transcripción que se inducen diferencialmente en el hipocampo en la determinación de dichos procesos. Encontramos que NF-kB es necesario para la reconsolidación, mientras que para la extinción su activación se ve restringida por la fosfatasa calcineurina. El factor de transcripción NFAT es activado a su vez por calcineurina durante la extinción, y es necesario para que este proceso tenga lugar. Por el contrario, NFAT parecería no tener ningún rol en la reconsolidación. La actividad de calcineurina también es necesaria para que se lleve a cabo el proceso de extinción. Esta fosfatasa jugaría entonces un doble papel: 1) induciendo la activación y translocación de NFAT desde el citoplasma hacia el núcleo, 2) bloqueando a la vez la activación de NF- kB. Asimismo, nuestros resultados en el estudio de la consolidación sugieren fuertemente que calcineurina actúa como limitante negativo en la formación de memorias, y su mecanismo de acción involucra la regulación del estado de activación de NF-kB. Profundizamos entonces el modelo en el que quinasas y fosfatasas dependientes de calcio controlan activamente el procesamiento neuronal, mediante un equilibrio finamente regulado en el que se oponen entre sí. Por último, estudiamos el rol de NF-kB en plasticidad estructural relacionada a procesos de memoria, y resultados preliminares nos indican que el mismo tendría un rol clave en el aumento de densidad de espinas asociado al aprendizaje.

Abstract:
In associative learning, memory reactivation by the presentation of a reminder can induce two behaviorally opposing memory processes, reconsolidation or extinction. In this PhD Thesis, using the fear conditioning paradigm in mice, we describe a molecular switch between transcriptional mechanisms that are induced differentially in the hippocampus by these two processes. We found that NF-kB is necessary for reconsolidation, whereas in extinction, its activation is constrained by the phosphatase calcineurin. The transcription factor NFAT is, in turn, necessary for the extinction process to take place, and it seems to have no role in reconsolidation. Calcineurin activity is also necessary for extinction. This phosphatase plays then a dual role: inducing the activation and translocation of NFAT from the cytoplasm to the nucleus, while blocking activation of NF-kB. Furthermore, our results in the study of the consolidation phase strongly suggest that calcineurin acts as a negative constraint in memory formation, and its mechanism of action involves the regulation of NF-ĸB activation. Thus, we support the model in which kinases and phosphatases actively control calcium-dependent neuronal processing through a finely regulated balance in which they oppose each other. Finally, preliminary results from our study on the role of NF-ĸB in structural plasticity related to memory processes indicate that it has a key role in the increase in spine density associated with learning.

Arneodo, Ezequiel Matías. "Modelos de baja dimensión para canto de aves y aplicación a interfaces cerebro-máquina" (2012) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El canto de aves oscinas es un comportamiento complejo aprendido que surge de la interacción entre un sistema nervioso central y una serie de dispositivos periféricos bio-mecánicos. Es una tarea intensa la de dilucidar cuánta de la complejidad es debida a la enorme dimensión de la dinámica del sistema nervioso, y cuánta a la de la respuesta mecánica de la periferia. Este último punto resulta de particular interés para la física, porque los sistemas bio-miméticos empleados por los seres vivos son abrumadoramente no lineales, y capaces de presentar comportamiento complejo aún ante instrucciones sencillas. Esta tesis se propone mostrar que modelos vocales sumamente sencillos son capaces de reproducir las sutilezas presentes en el canto de las aves oscinas, siendo la sencillez del modelo de tal magnitud que su solución es computable mediante un procesador de señales digitales (DSP). Esto permite diseñar una nueva estrategia para la bio-mimética prostética vocal: la integración en tiempo real de modelos sencillos, controlados por pocas señales fisiológicas. En esta tesis se muestra la plausibilidad de esta estrategia construyendo un prototipo de ese dispositivo.

Abstract:
The complex vocalizations composing birdsong emerge from the interaction between the nervous system and a nonlinear peripheral device, its vocal organ. It is an area of intensive work to elucidate how much of the complexity of it is due to the huge dimensionality of the dynamics of the nervous system, and how much due to the mechanical response of the periphery. This last point is of particular interest for applied physics, as bio-mechanic systems used by living things are overwhelmingly non-linear, and capable of presenting complex behaviors even as a response to simple instructions. We present a bio-prosthetic device based on a model for the zebra finch vocal organ, which is capable of producing the subtleties present in the actual song of the birds. This model is simple to the extent that its solution can be computed by digital signal processors (DSP), when fed with actual physiological motor instructions by a freely behaving subject. This allows for the design of a new strategy for biomimetic prosthesis: real-time integration of simple models, controlled by few physiological signals. In this thesis we show the plausibility of this strategy by building a prototype of such a device.

Zorrilla de San Martín, Javier. "Caracterización de la liberación del neurotransmisor en la sinapsis eferente olivococlear durante el desarrollo" (2012) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
En el órgano de Corti, el epitelio sensorial del sistema auditivo de los mamíferos, las células ciliadas internas (CCIs) transducen los estímulos sonoros a señales eléctricas que son enviadas al sistema nervioso central, mientras que las células ciliadas externas (CCEs) participan del proceso de amplificación y sintonización fina de estos estímulos. Durante el desarrollo, las CCIs presentan actividad espontánea, la cual promueve la liberación de glutamato en la sinapsis entre las CCIs y las dendritas de las neuronas aferentes que forman el nervio auditivo. La actividad espontánea en el sistema auditivo en desarrollo es fundamental tanto para la supervivencia neuronal como para el refinamiento y mantenimiento de los mapas tonotópicos en el cerebro. Desde el nacimiento hasta el comienzo de la audición (postnatal 12-13 en ratones), las CCIs reciben una inervación eferente axo-somática transitoria desde la oliva superior en el tallo cerebral, la cual se postula estaría modulando la actividad espontánea de las CCIs en este período del desarrollo. La sinapsis entre las fibras eferentes mediales olivococleares (MOC) y las células ciliadas es colinérgica, rápida e inhibitoria y está mediada por la activación conjunta del receptor colinérgico nicotínico (nAChR) α9α10 y el canal de potasio activado por calcio SK2. En trabajos previos, se han caracterizado extensamente los cambios que ocurren en la expresión y función del nAChR α9α10 y su acople con el canal SK2, en el corto período en el cual la sinapsis MOC-CCIs es funcional. Sin embargo, es poco lo que se conoce sobre las propiedades de liberación del neurotransmisor y los cambios que ocurren en la presinapsis durante este período. El principal objetivo de esta tesis fue caracterizar las propiedades biofísicas y funcionales de la sinapsis transitoria MOC-CCI durante el desarrollo postnatal previo al comienzo de la audición. Para esto se realizaron registros electrofisiológicos en el modo “whole-cell“ en las CCIs presentes en preparaciones del órgano de Corti del ratón, aisladas en forma aguda, en dos períodos postnatales, mientras se estimulaban eléctricamente los axones eferentes para provocar la liberación del neurotransmisor. Los resultados de este trabajo de investigación muestran que la eficacia sináptica aumenta significativamente entre los días postnatales (P) 5-7 y 9-11. Este fenómeno está acompañado por cambios en el tipo de plasticidad de corto término, en los tipos de canales de Ca²+que median y/o modulan la liberación del neurotransmisor y también por un cambio en la cantidad de vesículas sinápticas disponibles para ser liberadas, sin modificaciones en la probabilidad de liberación de cada sitio activo.

Abstract:
In the organ of Corti, the sensory epithelium of the mammalian auditory system, inner hair cells (IHCs) transduce sound stimuli into electrical signals which are conveyed to the central nervous system, while outer hair cells (OHCs) participate in the amplification and fine tuning of sounds. During development, the IHCs present spontaneous activity which promotes the release of glutamate at the synapse between the IHCs and the afferent dendrites of the neurones that make up the auditory nerve. Spontaneous activity in the auditory system is fundamental both for neuronal survival as well as for the refinement and maintenance of tonotopic maps in the brain. Since birth until the onset of hearing (postnatal day (P) 12-13 in mice), the IHCs receive a transient axo-somatic innervation from the superior olive in the brain stem, which is postulated to modulate IHC spontaneous activity during this developmental period. The synapse between the medial olivocochlear (MOC) fibers and the IHCs is cholinergic, fast and inhibitory and is mediated by the combined activation of the α9α10 cholinergic nicotinic receptor (nAChR) and the SK2 calcium-activated potassium channel. In previous work, the changes that occur in the expression and function of the α9α10 nAChR and its coupling to the SK2 channel have been extensively characterized during the short period at which this synapse is functional. However, little is known about the properties of transmitter release and the changes that take place at the presynaptic level during this period. The main goal of this Thesis work was to characterize the biophysical and functional properties of the transient MOC-IHC synapse during postnatal development prior to the onset of hearing. For this purpose, electrophysiological recordings in the whole-cell mode were performed in IHCs, present in acutely isolated organs of Corti from mice at two postnatal ages, while the MOC efferent axons were electrically stimulated to promote the release of transmitter. The results of this work show that the efficacy of the MOC-IHC synapse significantly increases from P5-7 to P9-11. This is accompanied by changes in the pattern of short term synaptic plasticity, in the types of calcium channels that support and/or mediate neurotransmitter release as well as in the number of synaptic vesicles ready to be released, without modifications in the release probability of each active site.

Fernandez, Diego Carlos. "Estudio de mecanismos de pre y post-condicionamiento como estrategia de inducción de tolerancia isquémica retiniana" (2012) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La isquemia es un componente central de diversas enfermedades retinianas que pueden provocar ceguera irreversible. Al presente, no existen tratamientos efectivos frente al daño isquémico retiniano. En este trabajo de Tesis se demostró por primera vez, que el post-condicionamiento isquémico (PostC) inducido por la aplicación de pulsos breves de isquemia en forma posterior a una isquemia prolongada, revierte significativamente las alteraciones funcionales e histológicas provocadas por una isquemia retiniana deletérea. En cuanto a los mecanismos involucrados en este fenómeno, los resultados obtenidos sugieren la participación de la síntesis de novo de proteínas y la actividad de la isoforma inducible de la óxido nítrico sintasa. Además, se demostró que el daño isquémico, al menos en parte, es causado por un aumento en las concentraciones sinápticas de glutamato y que el PostC podría proteger a la retina al disminuir este parámetro. A continuación, se realizó una caracterización del daño de la retina y la vía visual en un modelo de retinopatía diabética experimental inducido por la inyección de estreptozotocina (STZ). A nivel retiniano, se observaron alteraciones funcionales, vasculares y morfológicas significativas. En estadíos tempranos luego de la inyección de STZ se observaron alteraciones axo-gliales en la porción distal del nervio óptico, que podrían constituir el primer cambio estructural en la vía visual diabética. El condicionamiento isquémico (aplicación de pulsos semanales de isquemia) revirtió significativamente todas estas alteraciones, tanto a nivel de la retina como de la vía visual. Asimismo, los resultados obtenidos sugieren que la disminución en los niveles de VEGF y la restauración de la actividad de glutamina sintetasa podrían participar activamente en la protección inducida por el condicionamiento isquémico frente a las alteraciones provocadas por la retinopatía diabética. Finalmente, se demostró que las células ganglionares retinianas intrínsecamente fotosensibles en particular, y el sistema visual no formador de imagen en general, se preservan en etapas avanzadas de diabetes. En suma, los resultados obtenidos en este trabajo constituyen avances originales en la comprensión de los mecanismos involucrados en la lesión retiniana inducida por isquemia aguda y por diabetes, así como en la posibilidad de prevenir ambos procesos a través de la inducción de tolerancia isquémica. La demostración de que el sistema visual no formador de imagen es menos susceptible al daño diabético representa una valiosa pieza de información respecto a este sistema no canónico de transducción de la información luminosa.

Abstract:
Ischemia is a central component of several retinal diseases that can result in irreversible blindness. At present, there are no effective treatments to protect the retina from ischemic damage. For the first time, in this Thesis work, we have demonstrated that ischemic post-conditioning (PostC) induced by brief episodes of ischemia/reperfusion applied at the onset of reperfusion, significantly protected the retina against functional and histological alterations induced by ischemia. As for the involved mechanisms, the results suggest the participation of de novo synthesis of proteins and the inducible isoform of nitric oxide synthase activity in the protective mechanism triggered by PostC. We have also demonstrated that ischemic damage is, at least in part, caused by an increase in glutamate synaptic concentrations and that PostC protected the retina by decreasing this parameter. Moreover, we have analyzed the alterations at retinal and visual pathway level provoked by experimental diabetes induced by streptozotocin (STZ). Al retinal level, diabetes caused significant functional, vascular, and morphological alterations. In addition, significant axo-glial alterations were observed at the distal portion of the optic nerve at early stages of diabetes that could be the first structural change in the diabetic visual pathway. Ischemic conditioning (weekly application of brief pulses of ischemia) significantly reversed all these alterations. Furthermore, the results suggest that a decrease in VEGF levels and the restoration of glutamine synthetase activity could be key aspects in the protective mechanism triggered by ischemic conditioning against diabetic retinopathy. Finally, we showed that intrinsically photosensitive retinal ganglion cells and the non-forming image visual system are preserved at advanced stages of diabetes. In summary, the results presented in this Thesis provide original insights for unraveling the mechanisms involved in the retinal damage induced by acute ischemia and diabetes, as well as in the possibility of preventing these processes through the induction of ischemic tolerance. The demonstration that the non-forming image visual system is less susceptible to diabetic damage is a valuable piece of information about this non canonical system of light transduction.

Balbuena, María Sol. "El uso de información olfativa durante la recolección colectiva de recursos en la abeja Apis mellifera" (2012) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
En insectos sociales como la abeja Apis mellifera, una eficiente recolección colectiva de recursos requiere de una precisa transferencia de información. La ubicación, productividad y tipo floral a explotar son esenciales para poder encontrar rápidamente el alimento descubierto. Las abejas combinan la transmisión de señales acústico-vibratorias y olfativas con la transferencia de información quimio-sensorial para alcanzar ese objetivo. En esta Tesis se evaluó la correlación entre las interacciones sociales que ocurren durante el reclutamiento hacia un nuevo tipo floral (nueva información olfativa) con las preferencias recolectoras de las abejas reclutadas. Se observó que el tipo de interacción más frecuente es el contacto corporal y que, incluso, no es necesario un contacto trofaláctico directo (transferencia de alimento boca a boca) con la reclutadora para que las abejas reclutadas arriben a la fuente de alimento señalada, como se sugería hasta el presente. Además, las abejas reclutadas mostraron una alta preferencia por aterrizar en los alimentadores que presentaron el mismo olor que el llevado por la danzarina. Por otro lado, con el fin de vincular semioquímicos cuticulares y actividad recolectora, se analizaron los perfiles de los compuestos cuticulares presentes en abejas recolectoras de néctar expuestas a fuentes de alimento de productividad variable. Estos perfiles variaron con la productividad de la fuente explotada, lo cual podría tener implicancias en el reclutamiento de nuevos individuos al sitio recolector. Además, se propuso desarrollar un bioensayo que permita cuantificar la sensibilidad quimiosensorial de abejas de colmena que pueden ser potencialmente activadas por abejas recolectoras a salir al exterior en busca de recursos. Estas abejas fueron capturadas en la colmena y tanto sus umbrales de respuestas al azúcar como sus respuestas espontáneas a olores cuantificadas. Finalmente, se estudió el rol de las experiencias olfativas, adquiridas a edades pre recolectoras dentro de la colmena, sobre el subsiguiente proceso de reclutamiento. Estos resultados indican que las memorias de abejas que aprendieron la asociación olor-recompensa dentro de la colmena, durante el desempeño de tareas de colmena, no relacionadas con la recolección, pueden ser evocadas incluso 8 días después de haber ocurrido el aprendizaje olfativo. En resumen, la transferencia y propagación de información referida al recurso afectaron a distintos grupos operativos de obreras, incluso a los que no estaban involucrados en la recolección. Esto permite suponer que la información floral puede persistir por periodos prolongados dentro de la colonia. A partir de estos resultados se concluye que la abeja Apis mellifera resulta un buen modelo para evaluar el establecimiento de información social a corto y largo término.

Abstract:
Social insects such as the honey bee Apis mellifera rely on accurate information transfer to collectively achieve an efficient gathering of resources. Location, productivity and floral type are essential for finding known food sources rapidly. Honey bees achieve this by combining the transmission of acoustic-vibratory and olfactory cues with the transfer of quimio-sensory information. In this thesis, the correlation between social interactions during recruitment involving new olfactory information and the gathering preferences of the recruited bees was studied. The most frequent type of interaction resulting of recruitment to a novel food source was found to be body contact with the recruiter. This is contrary to what had been previously suggested, direct trophallactic contact (mouth to mouth food transfer) is apparently not necessary. Recruited honey bees showed high preference for landing on feeders that presented the same odor as that borne by the dancer. I also analyzed the profiles of cuticular compounds present in bees from sources with different productivity, aiming to relate recruitment activity with cuticular semiochemicals. These cuticular profiles varied with the productivity of the exploited food source. This could have an effect on the recruitment of new individuals to the gathering site. Furthermore, I proposed the development of a bioassay to quantify the quimiosensory sensitivity of hive bees, taken as the likelihood to leave the hive in search of resources due to activation by foragers. Hive bees were captured and their sugar response thresholds and spontaneous response to odors quantified. Finally, I studied the role of olfactory experiences, acquired inside the hive at preforaging ages in the recruitment process. The results imply that odor-reward associative memories established inside the hive whilst carrying out hive tasks unrelated to gathering can be evoked even 8 days after the olfactory learning occurs. In summary, transfer and propagation of information related to the resource affected different operative groups of worker bees, even those that were not involved in food gathering. Thus, it can be assumed that floral information can persist for prolonged periods inside the colony. In conclusion, the honeybee Apis mellifera is an excellent model for the study of short and long term establishment of social information.

Saez, Trinidad María de los Milagros. "Efectos de la exposición prenatal al agonista cannabinoide WIN55,212-2 sobre la proliferación, la migración y el citoesqueleto neuronal de la rata" (2012) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El sistema endocannabinoide (eCB), compuesto por los receptores cannabinoides (rCB1 y rCB2), ligandos endógenos (endocannabinoides), y enzimas de síntesis y degradación, está presente en el cerebro desde etapas muy tempranas de su desarrollo. En este periodo, el sistema eCB está involucrado en la regulación de la proliferación de progenitores neuronales, en la especificación, la migración y la diferenciación de neuronas piramidales e interneuronas y también en la sinaptogénesis. El consumo de marihuana durante la gestación representa un gran riesgo para el desarrollo del sistema nervioso central de los fetos, dado que el Δ9‐ tetrahidrocannabinol, el principal compuesto activo del cannabis, atraviesa la placenta y la barrera hemato‐encefálica. Estudios realizados en niños y adolescentes cuyas madres consumieron marihuana durante el embarazo, documentaron anormalidades cognitivas y comportamentales. En este trabajo se demostró la expresión del rCB1 durante la corticogénesis en neuronas postmitóticas en migración, así como en diversas poblaciones neuronales. Además, el presente trabajo aporta evidencias sobre los efectos que produce la exposición materna a un agonista cannabinoide sobre las neuronas postmitóticas en migración y la diferenciación de neuronas del linaje glutamatérgico. Estos resultados contribuyen al conocimiento sobre los sustratos neurobiológicos que determinarían los cambios neuro‐comportamentales que persistentes en las funciones cerebrales durante la vida postnatal. Asimismo, se demostró que ratones CB1 knockout mostraron una disminución en el número de progenitores intermedios y un aumento en el número de neuronas postmitóticas glutamatérgicas. Durante la vida postnatal, la deleción del rCB1 indujo una distribución de interneuronas anormal. En suma, los resultados obtenidos en este trabajo constituyen avances originales sobre el papel del sistema endocannabinoide en el desarrollo de la corteza cerebral.

Abstract:
The endocannabinoid system (eCB), formed by the cannabinoid receptors (rCB1 and rCB2), endogenous ligands (endocannabinoids) and synthesis and degradation enzymes, is present since early stages of brain development. During this period, the eCB is involved in the regulation of proliferation of neural progenitors and in specification, migration and differentiation of pyramidal neurons and interneurons as well as in synaptogenesis. Marihuana consumption during pregnancy represents a serious risk for the proper development of the fetus´s brain since Δ9‐ tetrahidrocannabinol, main active compound of cannabis, can reach the fetus through placenta and hemato‐encephalic barrier. Cohort studies performed on children and adolescents of mothers who consumed marihuana during pregnancy, reported cognitive and comportamental abnormalities in these subjects. In the present study, we demonstrated the expression of the rCB1 during corticigenesis in migrating postmitotic neurons as well as in other neuronal populations. Moreover, this Thesis work provides evidence on the effects accounted by prenatal exposure to a cannabinois agonist on migrating post‐mitotic neurons and the differentiation of glutamatergic neurons. The present results contribute to the knowledge on neurobiologic substrates that determine neuro‐comportamental changes that will persist through post‐natal life. Finally, it was also proved that CB1 knockout mice showed a diminished number of intermediate progenitors and a higher number of glutamatergic post‐mitotic neurons. During post‐natal life, the deletion of rCB1 induced an abnormal distribution of interneurons. In summary, the results presented in this Thesis work represent an original advance in the understanding of the role played by the eCB system in the development of the cerebral cortex.

Alonso, Leandro Martín. "Oscilaciones no lineales en canto de aves" (2012) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Las instrucciones motoras en aves son el emergente de la actividad de miles de neuronas. En el cerebro del ave, estas neuronas se encuentran agrupadas en núcleos de miles de unidades, y estos núcleos estan a su vez conectados formando lo que se denominan arquitecturas neuronales. Existen numerosos experimentos que determinan, en alguna medida, las funcionalidades y conexiones de estas arquitecturas. Las aves emiten vocalizaciones complejas y existe evidencia a favor de que este comportamiento es aprendido. La posibilidad de entender como un cerebro se reconfigura para lograr un objetivo determinado, como es imitar el canto del tutor, puede tener relevancia en varias áreas de la ciencia. Para emitir las vocalizaciones, el ave debe controla un delicado aparato vocal, la sirínge. Las instrucciones motoras que controlan la sirínge son el objeto de este trabajo. Actualmente contamos con una teoría bien establecida para control motor en canto de aves. En este trabajo proponemos una teoría alternativa y se expone la manera en la que llegamos a ella por caminos independientes. La primera, se sustenta en observaciones de actividad neuronal al nivel de unidades individuales. Nuestra propuesta por otro lado, se construye a partir de observaciones de carácter macroscópico, como son los gestos motores en el canto de aves. En este trabajo mostramos que la dinámica de un conjunto grande de unidades excitables puede capturarse por ecuaciones dinámicas de baja dimensión. Estas ecuaciones a su vez, tienen algunas características comunes con modelos fenomenológicos propuestos para poblaciones de neuronas y establecen de alguna manera, una conexión entre estas dos escalas. Estas ecuaciones pueden explicar la diversidad, morfología y organización temporal de los gestos motores de canarios con un buen grado de presición. Las características matemáticas de estas ecuaciones están presentes en muchos modelos compatibles con los datos fisiológicos.

Abstract:
The physiological instructions responsible of motor control in song birds are due to the collective behaviour of thousands of neurons. This neurons are spatially clustered in the bird's brain forming neural nucleous. The nucleous are interconnected in complicated ways forming circuitries called neural architectures. There are numerous experiments that determine to some extent the different functionalities of each nucleous involved in the motor pathway. Song birds elicitate complex vocalizations and there is strong evidence supporting the view that this behaviour is learned. The possibility of understanding the mechanisms by which a brain reconfigures to attain a determined objective, like imitating the tutor's song, might have relevance in several fields of science. In order to vocalize, the bird has to control a delicate vocal organ, the syrinx. The neural instructions driving the syrinx are the main objet in this study. There is a well established theory for motor control in songbirds. In this work we put forward an alternative view and we discuss the way we arrived to it by independent means. The first one is supported by single unit observations. Our proposal is built from macroscopic observations, such as the respiratory gestures used during song production. In this work we show that the dynamics of a large set of excitable units can be described by a low dimensional non linear dynamical system. This equations have several mathematical features which are common to various phenomenological models that have been proposed for the description of large populations of neurons, stablishing in this way a connection between different scales of the description. This equations allow a simple explanation of the diversity, morphology and temporal organization of motor gestures in canaries (Serinus Canaria) with good quantitative agreement. The mathematical features of this equations are present in several models that are compatible with the available physiological data.

Ogara, María Florencia. "Mecanismo de activación de P191NK4d y su papel como factor neuroprotector frente a la injuria genotóxica" (2012) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La permanencia de la mayoría de las neuronas durante toda la vida del organismo necesaria para mantener sus funciones, y el hecho de que estas células no se dividan luego del desarrollo sugieren que, durante la evolución, se ha ejercido una fuerte presión sobre el sistema nervioso de modo de desarrollar diversos mecanismos que lo protejan contra la muerte celular. Las dramáticas consecuencias de la neurodegeneración enfatizan la importancia de estos mecanismos que promueven la supervivencia y plasticidad neuronal. Por lo tanto, la identificación de los factores implicados en la regulación de la homeostasis y supervivencia neuronal es imprescindible para comprender el desarrollo y establecimiento de las enfermedades neurodegenerativas y para el diseño de una terapia racional para su tratamiento. La expresión temprana y extensa de p19INK4d, un miembro de la familia INK4 de inhibidores del ciclo celular, en el cerebro y su participación en la reparación del DNA y en la apoptosis sostienen la hipótesis de que esta proteína participaría en mecanismos de protección de las neuronas frente a la muerte celular. El objetivo del presente trabajo consistió en evaluar el potencial rol de p19 en este sentido, así como también su mecanismo de activación. Se utilizaron células SH-SY5Y diferenciadas con ácido trans-retinoico como modelo neuronal y cultivos primarios de neuronas hipocampales de rata. Los tratamientos con genotóxicos como el péptido β-amiloide o neocarzinostatina indujeron la expresión y fosforilación de la proteína de p19. Ambos efectos fueron dependientes de la movilización de calcio intracelular, ya que la incubación con el ionóforo de calcio A23187 o con una concentración aumentada de potasio, recapitularon la acción de los genotóxicos sobre p19. La inhibición de la actividad de CDK5 o la incubación con calpeptina, un inhibidor de la calpaína, responsable de la proteólisis de p35, subunidad regulatoria de CDK5, a p25, su forma más activa, causaron la inhibición de la fosforilación de p19 en respuesta a genotóxicos, demostrando que la quinasa CDK5 es la enzima efectora de dicha fosforilación. Se establecería un balance entre la síntesis y degradación de la proteína p19, ya que la misma parecería ser un sustrato de la calpaína, proteasa que se activa en presencia de los genotóxicos mencionados. Por otro lado, el factor de transcripción E2F1 participaría en la inducción de la expresión de p19 frente al péptido β-amiloide. Las células neuronales con sobrexpresión inducida de p19 repararon más eficientemente el DNA dañado y mostraron niveles reducidos de muerte celular en respuesta al tratamiento con el péptido β-amiloide o neocarzinostatina. Resultados opuestos se obtuvieron en células deficientes en esta proteína. La presencia de los genotóxicos también produjo la inducción del gen de p19 en neuronas de hipocampo. Estas células con niveles disminuidos de p19 presentaron una menor eficiencia en la reparación del DNA y un mayor grado de apoptosis luego del tratamiento con los genotóxicos. La presencia de p19 influenció la sensibilidad neuronal a largo plazo y confirió resistencia al estrés neurotóxico. Ensayos in vivo llevados a cabo en el hipocampo del ratón mostraron que en ausencia de p19 existía un mayor porcentaje de células dañadas luego de la inyección de neocarzinostatina. De esta forma, los resultados obtenidos en esta tesis nos permiten hablar de p19 como un factor neuroprotector, implicado no sólo en los mecanismos de reparación del DNA en respuesta al estrés genotóxico exógeno, sino también en la resistencia y en la supervivencia de las neuronas en respuesta a procesos endógenos que conducen a la neurodegeneración.

Abstract:
The permanence of most neurons throughout the life span of an organism is required to maintain its functions. The fact that these cells do not undergo division after the developmental stage suggests that, during evolution, the nervous system was subjected to a strong selective pressure to develop appropriate mechanisms to prevent cell death. The dramatic consequences of neurodegeneration highlight the importance of these mechanisms that promote neuron survival and plasticity. Therefore, the identification of the factors involved in the regulation of neuron homeostasis and survival is critical to understanding the development and progress of neurodegenerative diseases, as well as for the design of rational therapies for their treatment. p19INK4d, a member of the INK4 family of cell cycle inhibitors, is expressed in an early and long-lasting manner in the brain and is involved in DNA repair and apoptosis. This supports the hypothesis that this protein might participate in the mechanisms that protect neurons from cell death. The aim of this thesis was to examine a potential role for p19 in this context, as well as its mechanism of activation. SH-SY5Y cells differentiated with all-trans-retinoic acid and primary cultures of rat hippocampal neurons were used as neuronal models. Genotoxic stimuli such as the β- amyloid peptide and neocarzinostatin induced the expression and phosphorylation of the p19 protein. Both effects appear to depend on intracellular calcium mobilization since they were recapitulated by treatment with the calcium ionophore A23187 or high extracellular potassium levels. Inhibition of CDK5 activity or treatment with the calpain inhibitor calpeptin prevented p19 modification in response to genotoxic stress. The protease calpain cleaves p35, CDK5 regulatory subunit, to its more active form p25. These results indicate that CDK5 is the kinase responsible for p19 phosphorylation. An equilibrium between p19 synthesis and degradation likely exists since p19 appears to be a substrate for calpain, which becomes activated following genotoxic stress. Finally, the E2F1 transcription factor is shown to be involved in p19 transcriptional regulation in response to β-amyloid peptide treatment. Neuronal cells overexpressing p19 promoted DNA repair more efficiently and exhibited reduced levels of cell death in response to β-amyloid peptide or neocarzinostatin treatment, compared to control cells. The opposite effect was observed in cells with reduced p19 expression. The same genotoxic stimuli also induced the p19 gene in hippocampal neurons and, in these cells, downregulation of p19 led to impaired DNA repair and enhanced apoptosis following genotoxic stress. The presence of p19 influenced long-term neuronal sensitivity and conferred resistance to neurotoxic stress. In vivo studies showed that ablation of p19 in mouse hippocampal neurons correlates with an increased percentage of cells displaying signs of DNA damage after neocarzinostatin injection. In summary, the data described in this thesis supports the hypothesis of p19 as a neuroprotective factor, implicated not only in the mechanisms of DNA repair in response to exogenous genotoxic stress, but also affecting neuronal cell resistance and survival in response to the endogenous processes leading to neurodegeneration.

Graziano, Martín. "Mecanismos cerebrales implicados en el flujo de información de breves estímulos sensoriales a la conciencia y memoria de trabajo" (2012) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El estudio de la conciencia y la arquitectura cognitiva subyacente a este fenómeno es motivo de amplia discusión y debate dentro de la neurociencia en las últimas décadas, gracias a los avances logrados sobre todo en el campo del procesamiento visual. El trabajo desarrollado en esta tesis se encuentra enmarcado dentro del estudio de los aspectos cognitivos y neurofisiológicos de procesos que involucran tareas de decisión perceptual, en particular, el acceso de la información sensorial a procesos cognitivos posteriores tales como la memoria de trabajo, la conciencia y el reporte subjetivo. Hemos desarrollado y profundizado el estudio de un paradigma de reporte parcial asociado a una respuesta subjetiva y analizado la relación existente entre la respuesta objetiva y la respuesta subjetiva. A partir de las propiedades temporales y espaciales encontradas y del análisis de los errores, observamos un efecto de aprendizaje perceptual en el acceso a la memoria icónica, una restricción atencional al acceso y mantenimiento de la información en memoria icónica, y un decaimiento de la información geométrica similar a la dinámica de la misma. Adicionalmente, encontramos una respuesta subjetiva robusta y bajo ciertas condiciones desacoplada de la respuesta objetiva. A su vez, gracias a la evidencia acumulada en los trabajos precedentes, evaluamos los correlatos neurofisiológicos del reporte subjetivo, independientemente de la respuesta objetiva, mediante la utilización de electroencefalografía de alta densidad (EEG), y alteraciones en el flujo de información en pacientes con lesiones frontales y pacientes con Trastorno Bipolar. Encontramos marcadas evidencias respecto a la participación de áreas pre-frontales, de la corteza cingulada y la corteza parietal en la generación del reporte subjetivo, en favor de un modelo global de acceso a conciencia que involucra la participación e integración de la información de áreas sensoriales por parte de regiones de la corteza pre-frontal y del cingulado anterior. Encontramos también evidencia de un proceso de acumulación involucrado en la generación de la confianza subjetiva. Desarrollamos en paralelo un paradigma de decisión perceptual con respuesta continua en donde logramos seguir en tiempo real el acceso de la información sensorial a la toma de decisiones, dividiendo este evento en secuencias discretas cuya duración y número covarían con la dificultad de la tarea. En este sentido, creemos que los resultados obtenidos en esta Tesis son un avance en el entendimiento de la dinámica de los procesos cognitivos, el acceso conciente y la generación de estados mentales subjetivos.

Abstract:
The study of consciousness and the underlying cognitive arquitecture is a matter of intense discussion within the field of neuroscience in the last decades due to advances especially in the field of visual processing. The work presented in this Doctoral Thesis is framed within the study of the cognitive and neurophisiological processes involved in perceptual decision tasks, in particular, the access of sensory information to subsequent cognitive processes such as working memory, consciousness and subjective report. We have developed and deepened in the study of a partial report paradigm associated with a subjective response and analyzed the relationship between the objective and subjective measures. From the temporal and spatial properties found in the paradigm and the analysis of the errors in the task, we observe a perceptual learning effect in the access to iconic memory storage, an atenttional constrain to the access and mainteinance in iconic memory, and a decay of the geometrical information with similar dynamics of the fading of this memory. Additionally, we found a strong subjective response and partially decoupled of the objective response. In turn, thanks to the evidence accumulated previously, we evaluate through high density electroencephalography (EEG) the neurophysiological correlates of subjective report (regardless of the objective response) and alterations in the flow of information in patients with frontal lesions and patients with bipolar disorder. We found marked evidence regarding the involvement of pre-frontal, parietal and anteior cingulate cortex in subjective report generation in favor of a model of global access to consciousness that involves the participation of higher areas and the integration of information from sensory areas in pre-frontal and anterior cingulate regions. Also, we found evidence for an accumulation process involved in the generation of subjective confidence. We developed in parallel a perceptual decision paradigm with a continuous space of response in which we were able to follow in real-time the access of sensory information to the decision-making system, parsing the trayectory of the decision into a discrete sequence of stops whose length and number covaried with the difficulty of the task. We think that the results obtained in this thesis are an advance in the understanding of the dynamics of cognitive processes, consciouss access and the generation of subjective mental states.

Pozo Devoto, Victorio Martín. "Estudio bioquímico y estructural de la muerte celular propia del desarrollo y la inducida por un evento hipóxico en el SNC durante el desarrollo" (2012) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Los eventos de hipoxia tienen consecuencias nocivas que se manifiestan de múltiples formas en el SNC durante el desarrollo. El presente estudio analiza los daños generados en el tectum óptico por una hipoxia aguda normobárica sobre embriones de aves. Encontramos que tanto la vulnerabilidad diferencial como el retraso temporal de la muerte celular son dos fenómenos producto del evento hipóxico. Dicho daño se caracteriza por ser independiente de aferencias de la retina y por presentar una muerte celular mediada por la vía apoptótica intrínseca. Esto fue determinado ultraestructuralmente y bioquimicamente mediante la inmunomarcación de proteínas involucradas en la cascada apoptótica. Por otro lado, se determinó que la muerte celular propia del desarrollo presenta un perfil morfológico y bioquímico apoptótico similar al observado en condiciones de hipoxia. Frente a la evidente semejanza entre estos dos procesos de muerte postulamos que la hipoxia en nuestro modelo genera un desequilibrio transitorio en la homeostasis del tectum óptico, incrementando la muerte celular propia del desarrollo. Además, observamos una disminución transitoria en la actividad de la vía de supervivencia PI3K/Akt durante el evento hipóxico. Los resultados preliminares derivados de la administración de drogas que logran estimular esta vía de supervivencia en cultivos de embriones ex ovo, sugieren un rol ejecutor de esta vía en la muerte hipóxica. Por último, hemos determinado que la administración de estradiol posterior al evento hipóxico presenta efectos neuroprotectores a través de la unión a receptores y posiblemente mediante acciones no genómicas a través de PI3K/Akt.

Abstract:
Hypoxic insults during CNS development have multiple deleterious outcomes. In the present thesis, we analize the cell death evolution in the chick optic tectum layers after an acute normobaric hypoxia, showing two important features: differential vulnerability of optic tectum layers and delayed neuronal death. Our results show that hypoxic cell death is independent of retinal inputs and we found that this cell death is mediated by the apoptotic intrinsic pathway. This was determined by ultrastructural analysis and immunofluorescence against apoptotic pathway proteins. With minor differences, developmental cell death itself presents a morphological and biochemical apoptotic profile. The similarity between these two cell death processes lead us to postulate that hypoxia generates a temporary imbalance in the homeostasis of the optic tectum, increasing developmental cell death. In addition, we observed a transient decrease in the activity of the PI3K/Akt survival pathway during the hypoxic event, suggesting an important role as executor of hypoxic cell death. This is supported by the results obtained from the administration of drugs in a model of cultured ex ovo embryos, where the stimulation of pAkt levels reverts the hipoxic cell death. Finally, we have determined that administration of estradiol after the hypoxic event exerts neuroprotective effects through estrogen-estrogen receptor interaction and possibly through nongenomic actions via PI3K/Akt pathway.

Yang, Sung Min. "Propagación de señales en neuronas NS de la sanguijuela Hirudo sp." (2012) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Un número creciente de estudios señalan la importancia de la distribución espacial de las conductancias iónicas activas en el procesamiento de las entradas sinápticas y en la señalización intracelular. Conocer la distribución de las conductancias sensibles a voltaje es importante porque éstas podrían servir como un mecanismo para el boosting y la propagación de las respuestas postsinápticas, reduciendo la atenuación espacial que resultaría de una transmisión pasiva. Las neuronas NS de la sanguijuela no desencadenan potenciales de acción dependientes de sodio y presentan una arborización neurítica muy extensa. Estas células están eléctricamente acopladas a prácticamente todas las motoneuronas excitatorias y, de esta forma, son capaces de modular el comportamiento motor. Dada esta amplia influencia sobre las neuronas efectoras, resulta de sumo interés analizar la integración de entradas sensoriales por las neuronas NS. Se realizaron registros electrofisiológicos intracelulares en el soma en simultáneo con la medición de señales de calcio en árbol neurítico empleando indicadores fluorescentes sensibles a calcio. De esta forma, se pudieron estudiar transitorios de calcio evocados por potenciales de acción dependientes de calcio de bajo umbral (Capítulo I), por pulsos despolarizantes (Capítulo II) y por estimulación sináptica activada por neuronas sensoriales (Capítulo III). Los resultados indican que la neurona dispone de conductancias de calcio de bajo umbral ampliamente distribuidas en el árbol neurítico de la neurona NS. Estas conductancias participan de la regeneración activa de las señales sinápticas, activándose en forma gradual dependiendo de la amplitud de la señal electrofisiológica y sirviendo como un mecanismo para el procesamiento e integración de señales dentro de la arborización neuronal.

Abstract:
An increasing number of studies point out the importance that the spatial distribution of active ionic conductances have in synaptic processing and intracellular signaling. Knowing the distribution of voltage-dependent conductances is relevant because of the role they can play in boosting and propagation of synaptic responses, reducing the spatial attenuation that would result from purely passive spread. The NS neurons of the leech are nonspiking neurons (they do not fire sodium dependent action potentials) and present a widespread neuritic arborization. These cells are electrically coupled to all the excitatory motoneurons and, in this way, they are able to modulate motor behaviors. Given the wide influence of NS neurons on effector neurons it is of great importance to analyze how they integrate sensory inputs. We have performed intracellular electrophysiological recordings in the NS soma, together with calcium imaging throughout its neuritic arborization by means of fluorescent calcium indicators. In this way we studied calcium transient evoked by low threshold spikes (Chapter I), by depolarizing pulses (Chapeter II) and by synaptic inputs from sensory neurons (Chapter III). The results indicate that NS neuron display calcium conductances that can be activated at a low threshold and are distributed throughout the entire neuritic arbor. These conductances participate in the active regeneration of synaptic inputs, giving rise to calcium transients whose amplitude is a function of the electrophysiological response magnitude, and thus they contribute to the processing and integration of signals throughout the neuronal arborization.

Di Guilmi, Mariano Nicolás. "Alteraciones en la transmisión sináptica en ratones transgénicos modelo de migraña (S218L) y su modulación por drogas antiepilépticas" (2012-03-02) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Ratones transgénicos (knock-in, KI) con mutaciones del canal de calcio P/Q fueron utilizados como modelos murinos de Migraña Hemipléjica Familiar tipo I. Se estudiaron mediante técnicas de patch-clamp (whole cell) las corrientes de calcio presinápticas (IpCa) en los terminales nerviosos gigantes del caliz de Held y las corrientes postsinápticas en las neuronas que este inerva. En los KI S218L se observo la activación de las IpCa hacia potenciales más hiperpolarizados y una reducción de la amplitud de la corriente de calcio siendo esto ultimo dependiente de la duración de la repolarizacion del potencial de acción. A pesar de la reducción de las IpCa las corrientes postsinápticas evocadas están incrementadas así como la frecuencia pero no la amplitud de las espontaneas indicando la existencia de un ingreso continuo de calcio al terminal presinápticos, posible generador de cambios en la maquinaria de liberación responsable de la ganancia de función observada. La droga antiepiléptica pregabalina estudiada sobre ratones normales mostró ser efectiva en disminuir la liberación evocada a través de la reducción de la amplitud de las IpCa y de la remoción de su inactivación. La mayor tasa de inactivación observada en el KI R192Q fue absolutamente removida por la pregabalina.

Abstract:
Transgenic mice models (knock-in, KI), with the human mutation on the P/Q calcium channels were used as model of Familial Hemiplegic Migraine type-1. Using patchclamp (whole-cell) recordings, it was studied presynaptic calcium currents (IpCa) at the calyx of Held and postsynaptic currents onto principal cells of the MNTB. It was observe a shift of the I-V curve to more negative potentials on KI mice and a reduction of calcium currents (IpCa) depending on the shape of action potentials. Despite the reduction of IpCa, both amplitude of excitatory postsynaptic currents and frequency of miniature events were enhanced (without changes on its amplitude). These data suggest a continuous calcium influx at resting membrane potential which might be responsible to enhance transmitter release and its possible gain of function. The anticonvulsant medication pregabalin was tested on WT mice showing a reduction of postsynaptic currents by reduction of IpCa and removing its inactivation. It was observed that inactivation rate of IpCa in KI R192Q was larger in KI than WT and it was completely recovered after PGB application.

González, Laura Elisabeth. "Interacción de la inmunoglobulinas G de pacientes con Esclerosis Lateral Amiotrófica con la placa neuromuscular y su relación con los canales de calcio de tipo P/Q" (2012-03-27) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La Esclerosis Lateral Amiotrófica (ELA) es una enfermedad neurodegenerativa de motoneuronas. Se encuentra mayormente asociada a una forma esporádica de etiología desconocida. Numerosas evidencias favorecen a la auto-inmunidad como uno de los potenciales contribuyentes a esta patología. Para estudiar los posibles antígenos que interactúan con las IgGs de pacientes con ELA esporádica (IgGs-ELA), evaluamos su inmuno-reactividad hacia la placa neuromuscular (PNM), comparando animales normales con aquellos carentes de la subunidad formadora del poro del canal de calcio (Ca2+) de tipo P/Q (CaV2.1). Las IgGs-ELA mostraron una importante reactividad hacia la PNM de ratones CaV2.1+/+ e incrementaron la frecuencia de potenciales de placa miniatura (MEPPs). Ambos parámetros disminuyeron significativamente al evaluar tejido de animales CaV2.1-/-. Ensayos de inmuno-precipitación y western blot indican que el blanco de los anticuerpos no sería el canal mismo sino una proteína asociada. Estudios de proteómica sugieren a la proteína BASP-1 (proteína ácida soluble de cerebro-1) como un candidato a evaluar en forma más detallada en fututos ensayos. Nuestros resultados adicionan evidencias a favor de la auto-inmunidad como uno de los posibles mecanismos contribuyentes a la patología de ELA. También sugieren que los auto-anticuerpos en el suero de una serie de pacientes interactúan con proteínas cuya presencia en la PNM disminuye cuando los canales de Ca2+ de tipo P/Q se encuentran ausentes.

Abstract:
Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) is a motoneuron neurodegenerative disease. It is primarily associated with a sporadic form of unknown etiology. Several pieces of evidence favor auto-immunity as a potential contributor to this pathology. To gain understanding concerning possible antigens interacting with IgGs from sporadic ALS patients (ALS-IgGs), we studied immuno-reactivity against the neuromuscular junction (NMJ) of mice with and without the pore-forming subunit of the P/Q-type calcium (Ca2+) channel (CaV2.1). ALS-IgGs showed a strong reactivity against NMJs of WT diaphragms and increased the miniature end-plate potential (MEPP) frequency. Both parameters were significantly diminished when evaluating tissue from CaV2.1-/- animals. Immuno-precipitation and western blot assays indicate that antibody target would not be the channel itself but an associated protein. Proteomic studies suggest BASP-1 (brain acid soluble protein-1) as a candidate to evaluate in more detail in future assays. Our findings add further evidence supporting auto-immunity as one of the possible mechanisms contributing to ALS pathology. They also suggest that serum auto-antibodies in a subset of ALS patients would interact with NMJ proteins downregulated when P/Q-type Ca2+ channels are absent.

Petroni, Agustín. "Procesamiento cortical rápido de estímulos emocionales y toma de decisiones en humanos" (2012-03-30) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La percepción de rostros depende de mecanismos complejos que involucran procesamiento paralelo y masivo, a un costo computacional alto. Existe un área cerebral principalmente implicada en el procesamiento esctructural de rostros, el área fusiforme, localizada en la región ventral de los lóbulos occipitales. El área fusiforme está funcionalmente conectada con la amígdala, lo que sugiere la existencia de un circuito involucrado en la extracción rápida de rasgos emocionales. Bajo el postulado teórico de que este circuito estaría embebido en una red extensa, sustrato de cognición compleja necesaria para la interacción social, incluyendo teoría de la mente, testeamos la hipótesis que establece que potenciales corticales modulados por contenido emocional de caras predicen habilidades sociales de los individuos. Nuestros resultados sugieren una asociación directa entre potenciales cerebrales modulados por emociones faciales y cognición social, medida con tres tareas. Testeamos el mismo paradigma experimental en dos grupos de pacientes psiquiátricos que presentan déficits emocionales y ejecutivos: Trastorno por déficit de atención con hiperactividad – y síndrome bipolar. Ambos desórdenes mostraron una ausencia de modulación cortical emocional, y los pacientes bipolares mostraron que la variabilidad en la modulación de componentes en respuesta a emociones faciales es explicada por el estado emocional del paciente (para índices de manía y depresión). Finalmente, mostramos que estos pacientes presentan deficiencias en el procesamiento cortical de recompensas monetarias en una tarea de toma de decisión. La modulación de los componentes electroencefalográficos en respuesta a recompensas mostró una asociación con tareas de cognición compleja.

Abstract:
Face perception relies on a complex mechanism that involves massive parallel processing with high computational cost. The brain region implicated in the structural processing of faces in humans is the fusiform face area, located in the ventral part of the occipital lobes. The fusiform face area is functionally connected with the amygdala, which suggests a circuit involved in the rapid extraction of emotional features. Under the theoretical postulate that this circuit is embedded in a more extensive network that supports complex cognition necessary for social interaction including theory of mind, we tested the hypothesis that early cortical potentials modulated by emotional facial stimuli will predict individual social skills. Our results suggest a direct association between brain potentials modulated by facial emotions and social cognition, measured by three different tasks. We tested the same paradigm in two psychiatric disorders that present emotional and executive deficits: bipolar disorder and Attention-Deficit Hyperactivity Disorder (ADHD). Both disorders showed an absence of cortical emotional modulation, and bipolars showed that the variability in the emotional modulation is explained by the emotional state of the patient (for both maniac and depression scores). Finally, we showed that these patients have deficiencies in the processing of monetary reward under a decision making task. Importantly, the feedback modulation is associated to complex cognition.

Angelo, María Florencia. "Papel del receptor RAGE en la determinación de la sobrevida neuronal en un modelo experimental de apnea del sueño por hipoxia intermitente" (2013) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La Apnea del Sueño (AS) es un grave problema para la Salud Pública que afecta a una notable proporción de la población. En animales de laboratorio la AS se modela a través de la exposición a hipoxia intermitente (HI) que induce alteraciones neuronales, gliosis reactiva, expresión del receptor RAGE y de su ligando S100B en el SNC. En esta tesis, desarrollamos un modelo de exposición a HI en cultivos primarios de hipocampo de roedores y ello nos ha permitido disecar algunas de las rutas de señalización que serían responsables de la neurodegeneración y la gliosis reactiva que se observa en modelos experimentales de AS. Así, demostramos que la exposición a HI induce stress oxidativo, activación de HIF-1 y NF-κB, un fenotipo reactivo en la astroglía y el acortamiento de las neuritas. Estas alteraciones, que correlacionan con los cambios observados en los animales expuestos al modelo de AS por HI, fueron prevenidos por la aplicación en el medio de cultivo de anticuerpos neutralizantes de RAGE así como por la sobreexpresión de un dominante negativo de RAGE entregado por un vector viral o el bloqueo farmacológico de NF-κB y Akt. La manipulación experimental de los niveles de S100B no fue tan efectiva para reducir estas alteraciones. Basándonos en estos resultados utilizamos el mismo enfoque para intentar disminuir las alteraciones neuro-gliales en el modelo experimental de AS por HI en roedores. Así, el bloqueo de RAGE con anticuerpos neutralizantes administrados intrahipocampalmente o la expresión del dominante negativo de RAGE entregado por un vector viral, tanto como el bloqueo farmacológico de NF-κB fueron efectivos para disminuir la gliosis reactiva y la neurodegeneración. Estos resultados indican que RAGE y NF-κB estarían involucrados en las alteraciones neuronales y la gliosis reactiva inducidas por la AS. Estas rutas de señalización serian así interesantes blancos moleculares para el desarrollo de estrategias de neuroprotección útiles en la AS.

Abstract:
Sleep Apnea (SA) is a serious problem for Public Health that affects a prominent proportion of the population. In laboratory animals SA is mimicked by the exposition to Intermittent Hypoxia (IH) that induces neuronal alterations, reactive gliosis, RAGE receptor expression and its ligand S100B in the central nervous system (CNS). In this Thesis, we developed a model of IH exposition in primary cultures from rodent hippocampus and this has allowed us to dissect some of the signaling pathways that would be responsible of the neurodegeneration and reactive gliosis that is observed in SA models. Thus, we showed IH exposition induces oxidative stress, HIF-1 and NF-κB activation, astroglial reactive phenotype and neurite reduction. These alterations, that correlate with the observed changes in animals exposed to the AS model by IH, were prevented by culture medium application of RAGE neutralizing antibodies as well as RAGE dominant negative overexpression delivered by a viral vector or the NF-κB and Akt pharmacological blockade. The manipulation of S100B levels was not so effective to reduce these alterations. Attending these results, we used the same approach to diminish neuro-glial alterations in the SA experimental model by IH in rodents. Thus, RAGE blockade with hipocampal administered neutralizing antibodies or the RAGE dominant negative delivered by a viral vector, as well as the pharmacological blockade of NF-κB were effective to diminish reactive gliosis and neuronal degeneration. These results suggest that RAGE and NF-κB would be involved in the neuronal alterations and reactive gliosis induced by SA. These signaling pathways would be interesting molecular targets for the development of neuroprotection strategies useful for SA treatment.

Bavassi, Mariana Luz. "Sincronización sensomotora en humanos: modelos matemáticos y experimentos" (2013) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La representación de la información temporal es uno de los tópicos más elusivos en la neurobiología. La percepción y la producción del tiempo en el rango que abarca cientos de milisegundos, conocido como millisecond timing, es crucial para el control motor, producción y reconocimiento del habla, música y baile, y secuenciación rápida de operaciones cognitivas como la actualización de memoria de trabajo. La sincronización sensomotora es uno de los comportamientos paradigmáticos en el millisecond timing. La sincronización de un movimiento a un ritmo, como aplaudir al ritmo de la música, parece ser una tarea sumamente sencilla que demanda poco esfuerzo cognitivo. Sin embargo, involucra maquinaria cerebral compleja de funciones distribuidas y circuitos neuronales cuyas funciones abarcan desde potenciales motores básicos hasta procesamientos temporales complejos. Una de las tareas más simples para estudiar este comportamiento es la de finger tapping, donde una persona aprieta un botón en forma sincronizada con un estímulo externo, como siguiendo el pulso de la música. Prácticamente todas las personas pueden lograr una sincronización promedio a un est ímulo externo, lo que dice que debe haber un mecanismo activo con una mínima regla determinista para la corrección del error de sincronía. En este trabajo de tesis se propuso un nuevo modelo matemático para el mecanismo de corrección del error. El modelo tiene en cuenta los tres tipos de perturbaciones de finger tapping más comunes en igualdad de condiciones, prediciendo la evolución de las asincronías después de todos los tipos y magnitudes de perturbación con un solo conjunto de parámetros y un número fijo de términos. El modelo propuesto se puso a prueba frente a un experimento puramente comportamental, donde quedó demostrada la importancia de la inclusión de términos no lineales. Más aún, el módelo sirvió como guía en la búsqueda de estructuras en dos experimentos de sincronización donde se capturaron los potenciales evocados con electroencefalograma (EEG) de alta resolución. Haciendo uso del Análisis de Componentes Principales, se pudo determinar los marcadores neurofisiológicas que codifican las asincronías (diferencias de tiempo entre las respuestas y los estímulos), así como que al menos 300ms son necesarios para la evaluación de los errores y la determinación de la respuesta futura.

Abstract:
The representation of time is one of the most elusive topics in neurobiology. Time perception and production in the range of hundreds of milliseconds, known as millisecond timing, is crucial for motor control, speech production and recognition, music and dancing, and rapid sequencing of cognitive operations such as updating working memory. The sensorimotor synchronization is a paradigmatic behavior in millisecond timing. The synchronization of a movement to a rhythm, like clapping to the music, seems to demand little cognitive effort. However, this task involves complex brain machinery of distributed functions and neuronal circuits that include classical motor potentials and complex temporal processes. Finger tapping is one of the simplest ways to study this behavior, where a subject taps in synchrony with an external stimulus, as when keeping pace with music. Almost everybody can achieve average syncronization to an external stimulus, and therefore there must be an active mechanism with a minimal deterministic rule for error correction. This thesis proposed a new mathematical model for the error correction mechanism. The model takes into account the three most common types of perturbations of finger tapping on equal terms, and predicts the evolution of the asynchronies after all perturbation types and magnitudes with a single set of parameters and a fixed number of terms. The proposed model was tested in a behavioral experiment, which demonstrated the importance of including nonlinear terms. Moreover, the model was used as guide in the search for structures in two experiments of synchronization where evoked potentials were recorded with a high-resolution electroencephalogram (EEG). Principal Component Analysis unveiled the neurophysiological markers encoding the asynchronies (differences between response occurrence and stimuli occurrence), and allowed us to determine that error evaluation and future response determination are performed during at least the first 300 ms after each stimulus.

Galvani, Gerónimo Luis. "Morfología del sistema sensorial en abejas silvestres argentinas. Características del sistema de integración de la información quimiosensorial" (2013) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Los sensilios son la unidad funcional básica de los receptores en la cutícula de los insectos, actuando principalmente en la mecano y la quimiorecepción. Con el objetivo de comprender la asociación entre el sistema sensorial externo y la variedad de comportamientos que surgieron durante la historia evolutiva de las abejas, se estudió la morfología externa de los sensilios antenales en 34 taxones pertenecientes a la familia Apidae. Se utilizaron técnicas de microscopia óptica y electrónica. Los resultados muestran que las abejas hembras no parásitas tienen mayor abundancia de sensilios gustativos y táctiles que los machos, así como también se observó que en los machos predominan los sensilios olfatorios. Por el contrario, en las especies parásitas no se observó dimorfismo sexual en la composición de tipos y abundancia de sensilios. Se discutieron las principales causas de una posible coevolución de los sensilios entre machos y hembras de abejas solitarias a la luz de estudios previos. Conjuntamente se caracterizó la expresión de la óxido nítrico sintasa (NOS) y la tirosina hidroxilasa (TH, enzima productora de precursores de catecolaminas) en el sistema nervioso central de 4 especies de abejas solitarias. El oxido nítrico (NO) y la TH son moléculas reconocidas en el sistema nervioso de insectos. Varios experimentos sugieren un rol importante de estas moléculas en el procesamiento de la información olfatoria y en la formación de la memoria. Se analizaron cerebros de obreras de Apis mellifera (social, generalista); Melitoma segmentaria y Thygater analis (solitaria, especialista); Leiopodus lacertinus y Doeringiella nobilis (solitaria, parasita). Los resultados sugieren que la NOS y la TH se localizan principalmente en las áreas olfatorias del cerebro de abejas solitarias. Las hembras de abejas especialistas mostraron niveles mayores de actividad de NOS que las abejas parásitas. En conclusión el NO puede estar relacionado con la detección y procesamiento de la información olfatoria durante la búsqueda de recursos para la cría (alimentación, nidificación).

Abstract:
Sensilla are the functional basic unit of cuticle receptors in insects, involved mainly in the mechano- and chemo-reception. For a better understanding of the association between the external sensory system and the several types of behaviors that have emerged along the evolutionary history of bees, the external morphology of the antennal sensilla of 34 taxa of the family Apidae were studied. Light and scanning electron microscopy methodologies were used. The results showed that in non-parasitic bees gustative and tactile sensilla were more abundant in female than male bees. Olfactory receptors predominated in the antennal system of males. On the contrary, parasitic species did not show sexual dimorphism. The possible coevolution of sensilla in males and females of solitary bees is discussed in light of previous reports. Additionally, the expression of nitric-oxide synthase (NOS) and tyrosine-hydroxylase (TH) were characterized in central nervous system of four solitary bees. Nitric oxide (NO) and TH are recognized molecules in the insect nervous system. Several experiments in Apis mellifera suggest an important role of these molecules in the processing of olfactory information, as well as, in learning and memory formation. Brains from Apis mellifera workers (social, generalist) and from males and females of Melitoma segmentaria and Thygater analis (solitary, specialist) and from Leiopodus lacertinus and Doeringiella nobilis (solitary, parasitic) were studied. The results suggest that NOS and TH are mainly present in the olfactory areas of the brain of solitary bees. Females of specialist bees showed higher levels of NOS activity than parasitic bees. In conclusion, the NO might be related to the detection and processing of olfactory information during foraging.

Goldin, Matías Alejandro. "Enfriamientos de núcleos telencefálicos para testear la relación de escalas temporales en un modelo de canto de aves" (2013) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
En este trabajo estudiamos los mecanismos neuronales en el cerebro de las aves involucrados en la generación de los gestos motores del canto. Exploramos este sistema utilizando herramientas de análisis experimentales, teóricas y computacionales. La naturaleza del control telencefálico sobre los circuitos premotores y motores se encuentra en debate. Las hipótesis de funcionamiento van desde la usurpación completa de circuitos a los que conecta “río abajo” (downstream en inglés) a mecanismos interactivos de control. En este trabajo, mostramos teórica y experimentalmente, que el control motor telencefálico del canto en canarios (Serinus canaria) es consistente con una estrategia interactiva. Utilizamos predicciones de un modelo teórico de control respiratorio, para mostrar que el enfriamiento leve de un núcleo del telencéfalo (HVC) conlleva al estiramiento en el canto, pero que un enfriamiento adicional causa la reestructuración progresiva del mismo. Esto es consistente con la hipótesis de que los gestos respiratorios son respuestas subarmónicas a una escala de tiempo presente a la salida de HVC. Construimos un dispositivo enfriador que nos permitió realizar un enfriamiento controlado, local y bilateral de la zona del cerebro donde se encuentra el HVC. Logramos medir simultáneamente el canto y la presión dentro de los sacos aéreos, para diferentes temperaturas de enfriamiento de este núcleo bilateral. Como resultado obtuvimos estiramientos y luego rompimientos de las estructuras silábicas del canto, lo cual sugiere la existencia de al menos una escala temporal adicional en la ruta motora, que interactúa con la que se halla en HVC. Encontramos también evidencia en los patrones de presión de canarios de la existencia de bifurcaciones que ocurren naturalmente entre transiciones de distintos tipos de sílabas. Estas pudieron ser interpretadas como modificaciones suaves de dos parámetros que describen la actividad de HVC en nuestro modelo interactivo, y una de ellas pudo ser manipulada con enfriamiento. La interacción entre una función motora vital, como la respiración, y el control motor del telencéfalo sobre el canto sugiere la existencia de mecanismos más generales de cómo la integración no lineal de estructuras cerebrales evolutivamente nuevas con los circuitos preexistentes dan lugar a comportamientos nuevos y diversos. Estos resultados ayudan a construir confianza en un punto de vista que considera la actividad motora generada por el sistema del canto como el resultado de al menos dos escalas de tiempo no lineales interactuando, y sugieren que la diversidad puede surgir de cambios suaves en instrucciones muy sencillas.

Abstract:
In this work we study the neuronal mechanisms in the brain of birds involved in the generation of the motor gestures responsible for singing. We explore this system with experimental, theoretical and computational analytical tools. The nature of telencephalic control over premotor and motor circuits is debated. Hypotheses range from complete usurping of downstream circuitry to highly interactive mechanisms of control. We show theoretically and experimentally, that telencephalic song motor control in canaries is consistent with a highly interactive strategy. Using predictions from a theoretical model of respiratory control, we show that mild cooling of a forebrain nucleus (HVC) led to song stretching, but further cooling caused progressive restructuring of song, consistent with the hypothesis that respiratory gestures are subharmonic responses to a timescale present in the output of HVC. We built a cooling device that allowed us to perform a controlled and local temperature decrease of the bilateral zone of the brain where HVC is. We measured simultaneously the song and the intra air sac pressure for different cooling temperatures of this bilateral nucleus. This allowed us to find stretching and then breaking of the syllabic structure of song, which suggests the existence of at least an additional timescale in the motor pathway, interacting with the one present in HVC. We also found evidence of naturally occurring bifurcations in the transitions between different type of syllables of the pressure patterns of canary song. These could be interpreted as smooth modifications of two parameters that describe the activity of HVC in our interactive model, and one of them could be manipulated by means of cooling. This interaction between a life-sustaining motor function (respiration) and telencephalic song motor control suggests a more general mechanism of how nonlinear integration of evolutionarily new brain structures into existing circuitry gives rise to diverse, new behavior. These results allow to build confidence on a view that considers the motor activity generated by the song system as the result of at least two nonlinearly interacting timescales, and suggests that diversity may arise from slight changes of very simple instructions.

Rinflerch, Adriana Raquel. "Investigación del rol de los ácidos disiálicos en el sistema nervioso central" (2013) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La neuroglicobiología es la disciplina que se ocupa de elucidar el rol de los glicanos en el sistema nervioso central (SNC). El ácido siálico o ácido Nacetilneuramínico es un monosacárido cargado negativamente con funciones importantes en el SNC. Fundamentalmente han sido estudiados los ácidos polisiálicos, a los que se ha atribuido un rol importante en la señalización y migración celular durante el desarrollo del SNC. Poco se ha investigado acerca de la ubicación y rol de los ácidos disiálicos (DiSia) en el SNC. Por este motivo, elegimos como objetivo de esta Tesis por un lado identificar la localización de los DiSia en el SNC en diferentes etapas del desarrollo postnatal de ratones y, por otra parte, elucidar la potencial función de estas moléculas en relación a la conducta. Inicialmente se determinaron la intensidad de expresión del epitope DiSia y la expresión de los genes de las sialiltrasferasas en distintas estructuras cerebrales de ratones C57BL/6, durante los estadios del desarrollo (neonato, adulto y senil). Si bien, los niveles del epitope DiSia y de ARNm de ST8SiaIII se mantienen constantes en el hipocampo, bulbo olfatorio y corteza, es interesante destacar que disminuyen en cerebelo gradualmente desde los estadios neonatales hasta los seniles. En una segunda etapa, con el fin de elucidar preliminarmente el potencial rol de la enzima ST8SiaIII en el cerebelo (donde se comporta diferencialmente), se inhibieron sus niveles postranscripcionalmente, mediante inyección estereotáxica de ARN de interferencia (ARNi). Se evaluó la conducta en la prueba de laberinto en T, relacionada con la correcta actividad cerebelosa. Los ratones en los que efectivamente se inhibió la transcripción de ST8Sia III durante los primeros días después del tratamiento mostraron bajo rendimiento en el laberinto en T (disminución de la alternancia entre brazos), sobre todo en edades más avanzadas. Estos resultados se corresponden con los cambios morfológicos observados histológicamente (degeneración del neuropilo), en el cerebelo de los animales transfectados. En esta tesis se presentan varios resultados originales: Si bien los DiSia se hallan distribuidos en forma equivalente en las diferentes estructuras estudiadas y en diferentes etapas de la vida, el cerebelo presenta una expresión diferencial tanto de ST8SiaIII como del epitope disialilado, siendo dicha expresión menor en los animales seniles. En el cerebelo la inhibición transitoria de ST8SiaIII y del epitope DiSia, en etapas tempranas del desarrollo, parecen corresponder con alteraciones morfológicas y conductuales. Estos resultados abren el camino a futuras líneas de investigación tanto de interés en ciencias básicas como en neurología clínica.

Abstract:
Neuroglycobiology is the field that aims to elucidate the role of the glycans in the central nervous system (CNS). The sialic acid or N-acetylneuraminic acid is a negatively charged monosaccharide with important functions in the CNS. Mainly, polysialic acids have been studied and an important role in cellular signaling and migration during the development of the CNS has been found. But, little is known about the location and function of disialic acids (DiSia) in the CNS. Taking this in consideration, the goals of this dissertation are, in one hand, to identify the location of the DiSia in the CNS during different stages of the postnatal development in mice, and on the other hand, elucidate the potential function of these molecules in relation to behavior. In the first place, the intensity of DiSia epitope expression and sialiltransferases gene expression in different brain regions of C57BL/6 mice, during different developmental stages (newborn, adult and senile) were determined. Even though, DiSia epitope and ST8SiaIII levels remain constant in the hippocampus, olfactory bulb and cortex, it is interesting to note that these levels gradually decrease in the cerebellum, from newborn to senile mice. In the second place, the aim was to elucidate the potential role of the ST8SiaIII enzyme in the cerebellum (where a differential expression was found). In this direction, ST8SiaIII levels were post-transcriptionally inhibited through a stereotaxic injection of interference RNA (RNAi). Behavior related to the cerebellum activity was evaluated in the T-maze. Mice, in which the transcription of ST8SiaIII was effectively inhibited, showed a reduced performance in the T-maze (decreased arms alternation) during the first days after treatment, but especially in advanced age. These results correlate with the morphological changes (neurophil degeneration) observed by histological techniques, in the cerebellum of transfected animals. The present dissertation has several new results: Even though DiSia have a constant distribution in the different brain regions and developmental stages, a differential expression of ST8SiaIII and of the disialidated epitope is present in the cerebellum, being that expression lower in senile animals. Temporal inhibition of ST8SiaIII and DiSia epitope in the cerebellum, in early developmental stages, seems to correlate with morphological and behavioral alterations. These results open the way to future lines of research in basic science as well as in clinical neurobiology.

Gorostiza, Ezequiel Axel. "Rol del neuropéptido PDF en la adquisición y el mantenimiento de la estructura del circuito PDF" (2013) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La ritmicidad comportamental en Drosophila es sostenida por una red neuronal que en el cerebro adulto comprende alrededor de 150 neuronas. Entre éstas, las sLNv han demostrado ser esenciales para el control de la actividad rítmica. Desde el punto de vista circadiano, las sLNv tienen dos características sobresalientes: expresan el neuropéptido PDF, y atraviesan cambios estructurales circadianos en sus terminales axonales, proceso denominado plasticidad estructural. En esta tesis estudiamos qué otros cambios ocurrían concomitantes con la plasticidad estructural. Encontramos que ésta es acompañada por aumentos en el número de sinapsis y disponibilidad de vesículas en momentos de mayor complejidad del árbol axonal, que luego caen durante la fase de menor complejidad. Además demostramos que la plasticidad estructural depende de los niveles de PDF y a raíz de este análisis descubrimos un nuevo rol para PDF durante el desarrollo de las sLNv. La arquitectura adulta de las sLNv necesita que PDF actúe sobre su postsinapsis temprano en el desarrollo larval, proceso que requiere su receptor canónico. Sin embargo, la ausencia de PDF produce defectos presinápticos evidentes luego de la metamorfosis. Comprobamos que previo a la metamorfosis la postsinapsis libera GBB, quien actúa como señal retrógrada sobre las sLNv y promueve el correcto desarrollo del circuito. La ausencia de cualquier componente de la vía de GBB genera defectos semejantes o peores a la ausencia de la vía de PDF. De esta manera revelamos un nuevo mecanismo que provee un “marcado” temprano de blancos sinápticos que guiarán más tarde en el desarrollo el refinamiento neuronal presináptico.

Abstract:
Rhythmic locomotor activity in Drosophila is sustained by a neuronal network in the adult brain comprised of around 150 neurons. Among them, the sLNvs are considered essential for behavioral rhythmicity. The sLNv have two distinctive characteristics, they express PDF and their axonal arborization changes its shape in a circadian fashion, in a process called structural plasticity. In this thesis we decided to characterize in more depth this remodeling process and assess whether it is accompanied by other changes. We found that a higher structural complexity coexist with a higher number of synapses and releasable vesicles. On the other hand, at times of less complex axonal arborization the number of synapses and releasable vesicles decrease. We also found that the structural plasticity depends on PDF levels. Surprisingly, as we were evaluating this dependence we uncovered a new role for PDF in sLNv development. We showed that mature sLNv circuits require PDF signaling during early development, acting through its cognate receptor PDFR at postsynaptic targets. Yet, axonal defects by PDF knockdown are presynaptic and become apparent only after metamorphosis. At the end of larval stage postsynapses release GBB, which acts as a retrograde signal through its canonic pathway in the sLNv. Downregulation of GBB signaling components restricted to sLNv give rise to morphological defects sometime worse than the observed in pdf01. Thus, we have uncovered a novel mechanism that provides an early “tagging” of future synaptic targets that will guide circuit refinement later in development.

Caceres, Lucila Guadalupe. "Efectos de la radiación X neonatal sobre el hipocampo de rata. Estrategias de neuroprotección" (2013) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La radioterapia es un tratamiento utilizado en humanos como herramienta para eliminar células tumorales mediante el uso de radiaciones ionizantes; sin embargo, éstas también puede dañar tejidos sanos debido a la inducción de estrés oxidativo. Dada la alta radiosensibilidad del Sistema Nervioso Central en desarrollo, el objetivo del presente trabajo fue profundizar en el estudio de sus efectos sobre el hipocampo de animales jóvenes expuestos en el período neonatal. Más aún, el esclarecimiento del mecanismo de acción de la radiación ionizante podría permitir proponer intervenciones terapéuticas que prevengan sus efectos, siendo el 17β-estradiol una herramienta ideal por poseer múltiples mecanismos de acción neuroprotectora. Los resultados encontrados sugieren que los cambios observados en la memoria asociativa a P30 se deberían a modificaciones en el hipocampo a nivel molecular e histológico, siendo el sistema GABAérgico uno de los componentes afectados. Asimismo, la expresión de estas alteraciones en el animal joven ocurriría debido a cambios en la PKCβ1 a P15. Por otro lado, el tratamiento con estradiol fue capaz de prevenir la mayoría de los cambios inducidos por la radiación, permitiendo postular que ejercería su acción neuroprotectora tanto a través de un mecanismo antioxidante como de uno mediado por receptor. Por consiguiente, la vulnerabilidad del hipocampo frente a las radiaciones ionizantes podría prevenirse mediante el uso de fármacos que actúen mediante mecanismos semejantes al estradiol.

Abstract:
Radiation therapy is a widely used tool to kill tumor cells in humans through the use of ionizing radiations. Unfortunately, they can also damage healthy tissue by the induction of oxidative stress. Due to the high radiosensitivity of developing Central Nervous System, the aim of the present work was to search more comprehensively about its effects on the hippocampus of young animals exposed to radiation in the neonatal period. Indeed, the elucidation of the action mechanism of radiation would allow proposing therapeutic interventions to prevent its effects, being 17β -estradiol an ideal tool due to its multiple mechanisms of neuroprotection. Results obtained in the present work suggest that the changes observed in the associative memory at P30 could be related to hippocampal changes at the molecular and histological level, being the GABAergic system one of the components affected by the radiation. Furthermore, the expression of these alterations in the youth would occur due to changes in the PKCβ1 at P15. On the other hand, the treatment with estradiol was able to prevent most of the radiation-induced changes, allowing us to postulate that both an antioxidant and a receptor-mediated mechanism might underlie its neuroprotective action. Accordingly, the vulnerability of the hippocampus to ionizing radiation could be prevented by the use of drugs that exert similar neuroprotection mechanisms than 17β-estradiol.

Gutiérrez, María Laura. "Regulación del receptor GABA A inducida por su activación en corteza cerebral de rata" (2013-03-22) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La activación del receptor GABAA durante un breve período de tiempo (5-10 minutos) por GABA, en neuronas de corteza cerebral de rata, induce horas más tarde una reducción en la interacción entre los sitios de unión de GABA y benzodiacepinas, llamada desacoplamiento, en ausencia de cambios en el número de receptores. El objetivo del presente trabajo fue estudiar el mecanismo molecular del desacoplamiento inducido por GABA. Nuestros resultados sugieren que el desacoplamiento inducido por GABA está asociado a una reducción en el porcentaje de receptores GABAA conteniendo la subunidad α3. Por otro lado, los resultados de nuestros experimentos indicarían que el desacoplamiento está también mediado por un aumento en el grado de fosforilación de la subunidad γ2 del receptor. Por lo tanto, el desacoplamiento sería el resultado de al menos dos mecanismos regulatorios que actuando en forma conjunta producen una alteración adaptativa en la función del receptor GABAA. Si bien no se conocen las vías de señalización intracelulares activadas, es posible que un aumento en la internalización del receptor GABAA inducido por GABA represente la señal que desencadenaría los procesos responsables del desacoplamiento.

Abstract:
GABAA receptor activation during a brief period of time (5-10 minutes) by GABA, in rat cerebral cortical neurons, induces hours later a reduction in the interaction between GABA and benzodiazepine binding sites, named uncoupling, in the absence of changes in receptor number. The aim of the present work was to study the molecular mechanism of GABA-induced uncoupling. Our results suggest that GABA-induced uncoupling is associated with a reduction in the percentage of α3-containing GABAA receptors. On the other hand, results from our experiments might indicate that uncoupling is also mediated by an enhancement in the phosphorylation degree of γ2 receptor subunit. In conclusion, uncoupling would be the result of at least two regulatory mechanisms that act together to produce an adaptive alteration of the GABAA receptor function. The intracellular signaling pathways are unknown, however, a GABA-induced increase in GABAA receptor internalization could provide a signal that triggers the processes responsible for uncoupling.

Pallarés, María Eugenia. "Participación de los andrógenos en la formación de las vías dopaminérgicas mesocórtico-límbicas en un modelo de estrés prenatal" (2013-05-20) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Existen numerosas evidencias en la literatura que demuestran que la exposición a situaciones de estrés durante el período de la gestacion produce alteraciones a largo plazo en los niveles de hormonas sexuales y en el desarrollo del sistema dopaminérgico de la descendencia. En nuestro laboratorio, empleando un modelo en la rata, observamos que dichas alteraciones en el sistema dopaminérgico variaban según si éstas se evaluaban antes o después de la adolescencia. Por otra parte, en el ser humano se ha demostrado ampliamente que varias psicopatologías tales como la esquizofrenia, adicciones a sustancias de abuso y depresión se desencadenan durante o hacia el final de la adolescencia. Definida como el período de transición entre la niñez y la vida adulta, la adolescencia es una etapa donde las hormonas gonadales ejercen sus efectos sobre los tejidos periféricos induciendo la aparición de los caracteres sexuales secundarios, pero también actúan centralmente influyendo sobre el remodelado y desarrollo final del cerebro. Teniendo en cuenta estos antecedentes hipotetizamos que el estrés prenatal estaría interfiriendo con el desarrollo del eje hipotálamo-hipófiso-gonadal, a la vez que modificaría la maduración del sistema dopaminérgico mesocórticolímbico deviniéndolo vulnerable a los cambios hormonales que ocurren durante la adolescencia. En este contexto, el objetivo general en el que se encuadra este trabajo de tesis consiste en avanzar sobre el conocimiento del rol de las hormonas gonadales masculinas sobre las alteraciones de la neurotransmision dopaminérgica en la cría estresada prenatalmente. En una aproximación hacia la evaluación de este objetivo se caracterizó el efecto del estrés prenatal sobre el eje reproductor masculino y sobre ciertos aspectos del sistema dopaminérgico, para por último intentar simular el efecto del estrés prenatal administrando prenatalmente a un antagonista del receptor de andrógenos: la flutamida. Mediante el empleo de un modelo de estrés prenatal por inmovilización de la madre durante la última semana de gestación en ratas Wistar, se evaluó la reactividad del sistema de estrés de las crías macho, al mismo tiempo que se estudiaron los efectos del estrés prenatal sobre diversos aspectos morfológicos, bioquímicos y moleculares del eje reproductor. En el mismo modelo, en crías macho prepuberales y adultas, se examinó la expresión de los receptores dopaminérgicos del tipo D2, de andrógenos y de estrógenos en diversas áreas cerebrales pertenecientes al sistema dopaminérgico mesocórtico-límbico y se estudiaron las arborizaciones dendríticas en las mismas áreas. Finalmente mediante la administración de la flutamida durante la última semana de gestación, se estudió si la disminución perinatal en los niveles de andrógenos circulantes podría influir sobre el desarrollo del sistema dopaminérgico. Los resultados obtenidos mostraron que el estrés prenatal indujo modificaciones a largo plazo en los niveles de las hormonas pertenecientes al eje reproductor masculino. A su vez, el estrés prenatal modificó parámetros de la morfología sexual externa y de la histomofometría gonadal de la descendencia. Por su parte, los efectos del estrés gestacional sobre los receptores dopaminérgicos del tipo D2 y a hormonas sexuales presentes en el cerebro, mostraron variaciones conforme al área en la cual se estaba realizando la observación y a la edad de las crías, mientras que la reducción en las arborizaciones dendríticas inducida por el estrés prenatal se registró en todas las áreas evaluadas y en ambas edades. Por último demostramos que la administración prenatal de flutamida afecta la morfología sexual interna y externa de la descendencia, al mismo tiempo que induce alteraciones en parámetros morfológicos del sistema dopaminérgico mesocórtico-límbico. De esta manera, la manipulación prenatal de andrógenos mostró consecuancias similares a las observadas en individuos que habían recibido estrés prenatal, sugiriendo que uno de los mecanismos por los cuales el estrés gestacional podría interferir sobre el desarrollo del cerebro es mediante la alteración del rol organizacional de los andrógenos y la modulación del rol activacional de los mismos.

Abstract:
Several studies have demonstrated that stress exposure during pregnancy impairs the dopaminergic system in the offspring. Employing a rat prenatal stress paradigm we have observed that several alterations of the dopaminergic pathway vary if evaluated before or after puberty. It is well known that numerous psychopathologies (i.e. schizophrenia, substance abuse disorder and depression) develop during, or after, the adolescence period. Adolescence is defined as a transient and dynamic phase of development, when gonadal hormones act not only on peripheral tissues to cause the appearance of secondary sex characteristics, but they also act centrally to influence both the remodeling of the adolescent brain and behavioral maturation. Taking this background into account, we hypothesized that prenatal stress might be impairing the hypothalamic-pituitary-testicular axis development, while affecting the mesocortico-limbic dopaminergic system by becoming vulnerable to the hormonal changes that take place during the adolescence. In this context, the general aim or this research was to study the role of sexual hormones on the dopaminergic neurotransmission of prenatally stressed male offspring. Our first approach was to characterize the prenatal stress effects on the reproductive axis development and on the mesocortico-limbic dopaminergic pathway to finally simulate prenatal stress effects by prenatally administering the androgen receptor antagonist flutamide. Employing a prenatal stress paradigm that consisted on immobilization of the pregnant dam during the last week of gestation, we characterized the stress system of the gestant mother and of the male offspring, and the effects of early programming on morphological, biochemical and molecular parameters of the male reproductive axis. In the same model, we evaluated the androgen, oestrogen and D2-dopamine receptors expression, as well as the dendrite arborization status on several brain areas of the mesocortico-limbic dopaminergic pathway of prenatally stressed male offspring at prepubertal and adult stages. Finally, we administered flutamide during the last week of gestation in order to evaluate if decreased androgen levels might affect the dopaminergic system development. Our results show that repeated exposure to maternal restraint stress markedly modulates the development of the offspring reproductive axis by inducing longterm changes in sexual maturation, hormone secretion patterns, testicular histology, and testicular biochemistry. Moreover, prenatal stress induces impairment on the D2- dopamine receptors and sexual hormone receptors depending on the area, and the age of the offspring. Finally, prenatal administration of flutamide affected sexual morphology of the descendants, as well as the mesocortico-limbic dopaminergic dendrite morphology that resemble those described for prenatally stressed animals. In summary, prenatal androgen manipulations induce similar consequences as prenatal stress suggesting that one of the possible mechanisms of action is by affecting the organizational role of androgens and differentially modulating their activational role on brain development.

Depetris Chauvin, Ana. "Análisis de la transmisión de la información circadiana en Drosophila" (2013-07-11) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El control rítmico del comportamiento depende de la actividad de la red circadiana en el cerebro. En Drosophila existen dos modelos que dan cuenta del origen de las oscilaciones circadianas, uno basado en las oscilaciones moleculares de proteínas específicas y otro basado en la actividad de membrana. Por otra parte, desde el marcapasos central (las neuronas s-LNvs) la información circadiana es transmitida hacia el organismo a través de vías de salida entre las que se destaca el neuropéptido PDF. A su vez, las terminales dorsales de las s-LNvs presentan remodelamiento estructural diario pudiendo esto implicar cambios circadianos en los contactos sinápticos. En esta tesis probamos la validez del modelo basado en las oscilaciones moleculares como generador de las oscilaciones circadianas, mientras que determinamos a la actividad eléctrica de membrana como una importante vía de salida desde el marcapasos central. Demostramos que la actividad eléctrica de las neuronas PDF es crucial para determinar los niveles del neuropéptido en las terminales axonales, la plasticidad estructural y de las zonas sinápticas, con el consiguiente efecto sobre el comportamiento locomotor rítmico. Por otra parte, la realización de un screen de circuitos postsinápticos a las neuronas PDF utilizando la técnica de GRASP arrojó resultados que apoyan fuertemente nuestra hipótesis de cambios circadianos en la conectividad. En paralelo, determinamos a las metaloproteasas de matriz (MMPs) como reguladores claves de la plasticidad estructural de las neuronas PDF, así como a moléculas implicadas en fasciculación axonal y podado de neuritas. Como resultado de este análisis identificamos a MMP1 como un modulador del neuropéptido PDF, demostrando la importancia de MMP1 en el control de los ritmos circadianos.

Abstract:
Circadian control of behavior depends on the activity of clock neurons in the brain. Two models have been proposed for the generation of circadian oscillations in Drosophila, one based on the molecular oscillation of clock genes and the other one on cyclic membrane activity. Although most of the evidence supports a transcriptional/translational negative feedback loop as the most important one, its relevance has recently been questioned. From the master clock, localized in the s-LNv neurons in the fly brain, circadian information is transmitted through output signals such as the neuropeptide pigment dispersing factor (PDF). In addition, axonal terminals of the s-LNvs display daily structural plasticity and such remodeling could imply circadian changes on synaptic contacts of PDF neurons. In this thesis we demonstrated that molecular oscillations of clock genes are the basis of the circadian oscillator, and that the electrical activity coordinates output signals from the master clock. We also showed that electrical activity of PDF neurons affects the levels of the neuropeptide, abrogates the remodeling of the terminals and even reduces the number of synaptic active zones, ultimately controlling circadian locomotor activity. On the other hand, through a screen of postsynaptic targets using the GRASP technique we obtained data that strongly supports our hypothesis of circadian changes in connectivity. In parallel we investigated the relevance of matrix metalloproteinases (MMPs) in the control of the structural plasticity of the PDF neurons, as well as the importance of molecules involved in axonal fasciculation and pruning. As a result, we identified MMP1 as a new modulator of the neuropeptide PDF highlighting the relevance of MMP1 in the control of circadian locomotor behavior.

Murta, Veronica. "Estudio de estímulos pro-inflamatorios secundarios sobre una lesión desmielinizante en un modelo de inflamación crónica asociado a esclerosis múltiple" (2013-08-27) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La esclerosis múltiple (EM) es un desorden inflamatorio autoinmune del sistema nervioso central, caracterizado por desmielinización, inflamación y pérdida axonal. La etiología de la enfermedad es aún desconocida, pero muchos trabajos en modelos animales han puesto en evidencia un rol importante de la neuroinflamación en su patogénesis y progresión. La mayoría de los pacientes presentan episodios de recaídas y remisiones. A medida que la enfermedad evoluciona el proceso de remielinización comienza a fallar, lo cual resulta en la eventual pérdida de funciones en los pacientes. El rol de la inflamación en la regeneración de la mielina es aún incierto. Considerando la heterogeneidad y complejidad que presenta la EM es importante generar modelos apropiados que recapitulen la enfermedad, pero también otros modelos de estudios más sencillos que faciliten la comprensión de los mecanismos involucrados. En la presente tesis nos propusimos estudiar el efecto de estímulos inflamatorios repetidos mediante la reinyección de un estímulo pro-inflamatorio crónico, en eventos similares a episodios de recaída. También nos propusimos estudiar la influencia de inflamaciones periféricas sobre las lesiones desmielinizantes en el SNC. Para ello utilizamos un adenovector que expresa interleuquina 1β en forma crónica. Hemos demostrado que la respuesta a un estímulo central secundario varia dependiendo de si la lesión primaria está activa o no. Así, la presencia de una lesión inflamatoria central aún activa disminuye la respuesta a un estímulo pro-inflamatorio secundario dentro del SNC. Sin embargo, esta repuesta secundaria disminuida no se observa cuando el segundo estímulo se aplica con la lesión primaria completamente recuperada. Por otro lado, un estímulo pro-inflamatorio proveniente de la periferia recrudece la respuesta inflamatoria central previa, incluso cuando la BHE se encuentra intacta. Los estímulos inflamatorios, tanto centrales como periféricos, deberían ser considerados como factores de riesgo al momento de estudiar la etiología y progresión de la EM. Una mejor comprensión de los mecanismos que intervienen en la recaída/remisión, y de la influencia de infecciones periféricas sobre la misma colaboraría con la identificación y el desarrollo de nuevas terapias para un mejor tratamiento de la EM.

Abstract:
Multiple sclerosis (MS) is an autoimmune inflammatory disorder of the central nervous system characterized by demyelination, inflammation and axonal damage. The etiology of the disease is still unknown, but many studies have shown a role of neuroinflammation in the pathogenesis and progression of MS. Throughout the development of the disease most patients present relapsing and remitting episodes, while others progress to a chronic stage. The role of inflammation in myelin regeneration is still uncertain. As the disease progresses remyelination fails, resulting in the eventual loss of function in patients. It is as important to generate appropriate models that recapitulate the disease, as well as other more simplistic ones that facilitate the understanding of the mechanisms involved. There are few suitable models for the study of demyelination as a result of chronic inflammation. In this thesis we studied the effect or repeated inflammatory demyelinating events by re-injecting a chronic pro-inflammatory stimulus, thus mimicking the relapsing-remitting episodes of MS. We also studied the influence of peripheral inflammation on these phenomena in the CNS. For the generation of the chronic inflammatory event we used an adenovector expressing interleukin-1β. We have shown that the response to a secondary central stimulus varies depending on whether the primary lesion is still active or not: The presence of a previous active injury decreases the response to the second pro-inflammatory stimuli within the CNS. However, this secondary response does not change when the primary lesion is completely recovered. Furthermore, pro-inflammatory stimuli from the periphery exacerbate the central lesion. Inflammatory stimuli, both central and peripheral, should be considered as risk factors when studying the etiology and progression of MS.

Tironi Farinati, Alicia Carla Flavia. "Acción de la toxina Shiga 2 producida por Escherichia coli enterohemorrágica en el Sistema Nervioso" (2013-08-28) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La toxina Shiga 2 (Stx2) producida por Escherichia coli enterohemorrágica es la principal causa de diarrea asociada a síndrome urémico hemolítico e insuficiencia renal. El 30 % de la población infantil que sufre SUH padece alteraciones en el sistema nervioso central (SNC). Nos propusimos determinar la expresión del receptor Gb3, el cual produce la entrada de la toxina en las células que lo poseen, en condiciones normales y luego de la administración intracerebroventricular de Stx2 en cerebros de roedores. Observamos que el receptor Gb3 se expresa en neuronas y aumenta con la administración local de Stx2. La interacción Gb3-Stx2 en neuronas podría contribuir al daño producido por las encefalopatías derivadas del SUH en niños intoxicados por ingestión de productos contaminados por E. coli enterohemorrágica. También caracterizamos el efecto de dosis subletales de Stx2 (dsStx2) administrada vía intravenosa por ultraestructura que se correlacionó con tests de comportamiento por primera vez. Este modelo translacional nos fue útil para determinar que dosis subletales de la toxina son capaces de generar un daño cronológico significativo de eventos en cerebros de ratones, que podría explicar las lesiones neurológicas que remiten o resultan ser permanentes en pacientes intoxicados. Un significativo edema perivascular se observó luego de 2 días de la administración sistémica de Stx2, daño en astrocitos a los 4 días, y en neuronas y oligodendrocitos luego de 8 días. También fue importante encontrar extravasación de mastocitos y sinapsis interrumpidas. Finalmente el tratamiento de la Dexametasona, un antiinflamatorio, el Lactobacillus Plantarum, y/o anticuerpos anti-Stx2 logran neutralizar la acción de Stx2. Estos estudios servirán como antecedentes para desentrañar a futuro los mecanismos celulares y moleculares involucrados en los procesos neuropatológicos durante la fase aguda de la intoxicación. En base a este conocimiento, agentes terapéuticos pueden ser utilizados para neutralizar la Stx2 a nivel central.

Abstract:
Shiga toxin (Stx2) produced by Escherichia coli enterohemorragic is the main cause of diarrhea associated to the hemolytic uremic syndrome. 30% of the child population that suffers from HUS shows alterations in the central neurosystem (CNS). We observed that Stx2’s receptor Gb3 is expressed in neurons and it’s expression is upregulated after the administration of Stx2. The Gb3-Stx2 interaction in neurons could contribute to the damage produced by HUS derived encephalopaties in children. We also studied the effect of the sub lethal doses of Stx2 administrated endovenously and for first time we found comportamental changes in mice. This translational model was useful to determine that sublethal doses of Stx2 are able to produce a significative chronologic damage in the mice brain, that might explain the neuropatological lesions that occurs in intoxicated patients. Two days after the administration of Stx2 we observed perivascular edema, astrocitary damage at the 4th day and damage in neurons and oligodendrocites at the 8th day. Another important discovery was to found tripartite synapses and mastocyte extravasation. Finally a treatment with Dexamethasone, an antiinflamatory, the Lactobacillus Plantarum, and/or antibodies anti-Stx2 neutralize the action of Stx2. These studies will serve as antecedents to unveil the cell and molecular mechanisms involved in the neuropathologic processes during the acute phase of the intoxication. Based on this knowledge, therapeutic agents can be used to neutralize Stx2 at central level.

Lucchina, Luciana. "Alteraciones periféricas y centrales en la respuesta inflamatoria en un modelo de autismo en ratón" (2014) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El autismo es un desorden severo del desarrollo neural que se encuentra principalmente caracterizado por un impedimento sostenido en la interacción social, habilidades comunicativas reducidas y por patrones de comportamiento estereotipados o restrictivos. Existen cada vez más evidencias clínicas y experimentales que relacionan alteraciones en el sistema inmune con la patogénesis del desorden de espectro autista (DEA). Los individuos autistas muestran en diversas etapas de su desarrollo signos de neuroinflamación, respuestas inflamatorias alteradas y anormalidades inmunes. El objetivo general de esta tesis fue el de estudiar el rol que juega la respuesta inflamatoria/glial del sistema nervioso central en la manifestación de comportamientos relacionados con el autismo. A tal fin utilizamos ratones expuestos en la preñez a 600 mg/kg de ácido valproico (VPA600), los cuales muestran deficiencias en la interacción social y han sido propuestos como un posible modelo de autismo. En este trabajo no sólo confirmamos el fenotipo en una filial 1 (F1) de dos cepas endocriadas de ratón, sino que extendimos el análisis conductual describiendo que los animales expuestos a VPA muestran niveles aumentados de comportamientos relacionados con la ansiedad. Evaluamos en estos animales la respuesta periférica y central a un estímulo inflamatorio, así como el estado basal de activación glial. Evidenciamos signos de activación glial crónica tanto en el hipocampo como en el cerebelo de los animales VPA600, así como una respuesta exacerbada al ser expuestos a un estímulo inflamatorio periférico (lipopolisacárido intraperitoneal, LPS): los animales VPA600 muestran niveles más altos de corticosterona en sangre y un aumento en los niveles de expresión de citoquinas pro-inflamatorias en el bazo respecto de animales control. Sumado a esto, luego del estímulo con LPS los VPA600 muestran signos de neuroinflamación: tienen mayor número de células de la microglia en el hipocampo y exhiben mayores niveles de citoquinas pro-inflamatorias en el cerebelo. A fin de evaluar la posible relación causal entre la neuroinflamación observada en el cerebro adulto de los animales expuestos a VPA y la disminución en la interacción social, inyectamos LPS directamente en el lobulillo VI-VII del cerebelo. Al evaluar el comportamiento a las 24 horas, observamos una disminución en la interacción social, acompañada de una marcada neuroinflamación. Los resultados que se presentan demuestran, por un lado, una neuroinflamación basal y una respuesta inflamatoria alterada en el modelo VPA de autismo y, por otro, sugieren que la inflamación en una región específica del cerebelo puede modular los niveles de interacción social. Teniendo ambas cosas en cuenta, proponemos a este modelo como una herramienta útil para evaluar la contribución de la inflamación al desarrollo de los comportamientos relacionados con el autismo. Consideramos que estos estudios contribuirán a dilucidar el rol de las desregulaciones inflamatorias observadas en individuos con ASD.

Abstract:
Autism is a severe neurodevelopmental disorder, characterized by impairment in social interactions, communication deficits and restricted repetitive and stereotyped interests and behaviors. There are clinical and experimental evidences linking alterations in the immune system and the pathogenesis of autism spectrum disorder (ASD). Autistic individuals show signs of neuroinflammation, altered inflammatory responses and immune abnormalities. The main aim of this thesis was to study the role of the inflammatory/glial response of the central nervous system on the manifestation of autism-related behaviors. To this aim, we used mice prenatally exposed to 600 mg/kg valproic acid (VPA600), which show reduced social interaction in adulthood and have been proposed as a mouse model of autism. In this work, we not only confirmed the phenotype in a F1 obtained from two inbred mouse strains, but we also extended the behavioral analysis describing that animals prenatally exposed to VPA also show increased anxiety-related behaviors. In these animals we evaluated the peripheral and central response to an inflammatory stimulus, along with the basal activation state of the glia. We found evidence of chronic glial activation in the hippocampus and the cerebellum of VPA600 animals, accompanied by an exacerbated response when they were challenged with a peripheral inflammatory stimulus (intraperitoneal lipopolysaccharides, LPS): VPA600 animals secrete more corticosterone to the blood and show increased levels of expression of proinflammatory cytokines in the spleen than control mice. Moreover, after a LPS challenge, VPA600 mice also show signs of increased neuroinflammation compared with control mice: they have more microglial cells in the hippocampus, and they show higher levels of proinflammatory cytokines in the cerebellum. To assess the possible causal relationship between the neuroinflammation observed in the adult brain of VPA-exposed animals and the deficit in social interaction, we injected LPS directly into the lobule VIVII of the cerebellum. 24 hours after injection, we analyzed the behavior and we observed a decrease in social interaction, accompanied by an evident neuroinflammation These results demonstrate, on the one hand, a basal neuroinflammation and altered inflammatory response in the VPA model of autism and, on the other hand, they suggest that inflammation in a specific region of the cerebellum can modulate the levels of social interaction. Taking both into account, we propose this model as a useful tool to evaluate the contribution of inflammation to the development of autism-related behaviors. We believe that these studies will help elucidate the role of the inflammatory alterations observed in individuals with ASD.

Belluscio, Laura María. "Malnutrición proteica como modelo de adversidad perinatal y su influencia sobre el desarrollo de capacidades cognitivas y socioemotivas" (2014) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El desarrollo perinatal representa un período crítico en la vida de un individuo caracterizado por una sensibilidad extrema a experiencias e interacciones con el medio ambiente que originan efectos duraderos, y muchas veces permanentes, sobre la estructura y función del cerebro. La calidad del período embrionario como la calidad del ambiente y experiencias postnatales tempranas tienen una enorme influencia sobre el desarrollo emocional y cognitivo con consecuencias que se extienden durante toda la vida. Una de las causas más difundidas entre la población mundial y con consecuencias más deletéreas sobre el desarrollo y la plasticidad neuronal es la que proviene de la desnutrición o la malnutrición. Esta provoca, según su severidad, desde problemas y retardos en el aprendizaje hasta retrasos mentales con profundas consecuencias en la sociabilidad del sujeto a lo largo de toda su vida. Los modelos en roedores han demostrado ser útiles ya que se observaron alteraciones neuroanatómicas comparables y deficiencias similares en las capacidades de aprendizaje y memoria(1). Estas evidencias convergentes sugieren una relación causal entre malnutrición proteica y alteraciones neurofisiológicas. Sin embargo, y pese a los avances realizados al respecto en los últimos años, diversos interrogantes permanecen aún sin respuesta. Algunas de estas cuestiones abiertas se refieren a cuales son las alteraciones conductuales y cognitivas afectadas por la malnutrición en la etapa perinatal, si las deficiencias observadas presentan dimorfismo sexual, cuáles son los mecanismos moleculares que median los efectos permanentes de la malnutrición en etapas tempranas de la vida y si los efectos observados son transmitidos a las siguientes generaciones que no hayan sido sometidas a esta adversidad perinatal. En este trabajo de tesis nos centramos en el establecimiento de un modelo de malnutrición proteica perinatal en ratones, estudiando el efecto sobre el comportamiento de las crías a diferentes edades, con el fin de dilucidar si las diferencias encontradas en la bibliografía se debían a la edad a la que se realizaron los estudios. Además se trabajó con crías machos y hembras con el objeto de identificar posibles efectos diferenciales de la dieta de acuerdo al sexo. Nuestra evaluación inicial del desarrollo morfológico y neurológico de las crías reveló un claro retraso en el grupo cuyas madres sufrieron una reducción del 55% en el contenido proteico de la dieta. Estas últimas sufrieron una alteración en su comportamiento tanto en lo referido al cuidado dedicado a las crías como en la presencia de un comportamiento de tipo ansioso. Este comportamiento de tipo ansioso también fue observado en las crías mediante los test de laberinto elevado en cruz y de campo abierto, junto con una menor motivación exploratoria revelada por el test de escape de la jaula. En relación a las capacidades cognitivas de las crías se encontró un defecto en la memoria declarativa de largo término y la memoria espacial de corto término solamente en machos. En hembras se evidenció además un mayor componente de comportamiento tipo depresivo, que no fue observado en machos. Con el fin de develar las bases moleculares de los defectos observados, realizamos un análisis de la expresión de génica y de los niveles de modificaciones epigenéticas, a diferentes edades en ambos sexos. Encontrando una disminución en la cantidad de mensajero de la neurotrofina BDNF y una acetilación diferencial global de las histonas 3 y 4. Este hallazgo resulta interesante debido a que está ampliamente documentado que BDNF es fundamental para el desarrollo del sistema nervioso y cumple diversos roles en procesos de aprendizaje y memoria. Además se ha visto que su expresión se encontraba disminuida en ratones que sufrieron de un estrés perinatal (como períodos de separación materna), y en modelos de enfermedades neurológicas y psiquiátricas. Por otro lado, la expresión de este gen es finamente regulada a través de diversas modificaciones epigenéticas por lo que es sensible a factores ambientales. En nuestro modelo, la acetilación anormal observada en ratones malnutridos perinatalmente podría producir un desbalance general en la expresión de diversos genes que podría llevar a una menor expresión de BDNF. Ambas alteraciones moleculares observadas podrían formar parte de los mecanismos moleculares causantes de las deficiencias cognitivas y conductuales observados. Finalmente, los diferentes niveles de acetilación observados, posibilitarían la herencia de las diferencias observadas a una generación sucesiva que nunca fue expuesta a este tipo de malnutrición. Un estudio preliminar realizado a partir de la descendencia de ratones que sufrieron de una malnutrición hipoproteica perinatal, mostró una tendencia hacia un retraso en el desarrollo de estas crías y a una alteración en la conducta motivacional, tal como se había visto en sus progenitores. En resumen, los resultados aquí presentados demostraron que una malnutrición materna durante una etapa perinatal afecta la maduración del sistema nervioso, provocando cambios que perduran a lo largo de la vida, más allá del tiempo de exposición a la dieta deficiente. Estos cambios se pueden observar a nivel molecular y en un amplio rango de comportamientos. Cabe destacar también que el trabajo de la presente tesis permitió establecer dicho modelo de estrés perinatal, el cual servirá de base para futuros estudios en el laboratorio y que podrá utilizarse para generar y responder numerosas preguntas.

Abstract:
Perinatal development represents a critical period in the life of an individual. It is characterized by extreme sensitivity to experiences and environmental interactions which may cause lasting and often permanent changes in brain’s structure and function. The quality of the embryonic period as the quality of the environment and early postnatal experiences, have a huge influence on emotional and cognitive development with consequences that extend throughout life. A common cause of poor development that has deep deleterious effects on brain’s growth and plasticity is that which comes from under nutrition or malnutrition. This provokes from problems and delays in learning to mental retardation with profound consequences for the sociability of the subject throughout his life. Rodents have proven useful as a model as they mimic the neuroanatomical disturbances and the learning and memory deficiencies observed in humans. These multiple evidences point to a causal relationship between protein malnutrition and neurophysiological alterations. However, despite the progress made in recent years in this regard, many questions remain unanswered. Some of these open questions concern which are the behavioral and cognitive alterations affected by malnutrition in the perinatal period, if these deficiencies are sexually dimorphic, which are the molecular mechanisms that mediate the permanent effects of malnutrition in early stages of life and whether the observed effects are transmitted to subsequent generations that have not been subjected to perinatal adversity. During this thesis we focused on the establishment of a perinatal protein malnutrition (pregnancy and lactation) model in mice, and studied the effect on the offspring behavior at different ages, in order to determine whether the differences found in the literature were due to the age at which the studies were conducted. We analyzed male and female offspring in order to identify possible differential effects of diet according to sex. Our initial evaluation of the offspring morphological and neurological development revealed a clear delay in the group whose mothers experienced a 55% reduction in the protein content of the diet. The latter suffered an alteration in their behavior both in terms of the care dedicated to the pups and in the presence of an anxiety-like behaviour. This anxiety-like behaviour was also observed in the offspring through the elevated plus maze and open field tests, along with a smaller exploratory motivation revealed by the cage escape test. We also found a defect in long-term declarative memory and spatial short-term memory, restricted to male individuals of the offspring. There was also evidence of a depression-like behaviour restricted to females. In order to unravel the molecular basis of the defects observed we analyzed gene expression and epigenetic modifications levels at different ages in both sexes. We found reduced BDNF mRNA levels and a differential global acetylation of histones 3 and 4. This is an interesting finding because it has been extensively reported that BDNF is crucial for brain development and has different roles in memory and learning. A reduced expression of BDNF has also been described in mice that had suffered from maternal separation during lactation, and for several neurological and psychiatric diseases models. Furthermore, BDNF expression is tightly regulated by epigenetic modifications so it is sensitive to environmental factors. In our model, the abnormal acetylation observed in perinatally malnourished mice could produce an overall imbalance in the expression of various genes that could lead to a lower expression of BDNF. Together, these molecular alterations could be part of the molecular mechanisms causing the cognitive and behavioral deficits observed. Finally, the different levels of acetylation observed would enable the inheritance of the observed differences to a later generation that was never exposed to this type of malnutrition. A preliminary study from the offspring of mice who suffered perinatal lowprotein malnutrition, showed a trend towards a delay in the development of these offspring and an alteration in motivational behavior, as was seen in their parents. In summary, the results presented here demonstrate that the quality of maternal nutrition during the perinatal stage affect maturation of the nervous system and causes changes that persist throughout life, even long after the exposure to the poor diet. These changes can be observed at the molecular level and in a wide range of behaviors. It is also noteworthy that the work of this thesis allowed us to establish a model of perinatal stress, which will be the basis for future studies in the laboratory and can be used to generate and answer many questions.

Gasulla, Javier. "Modulación por óxido nítrico de receptores ionotrópicos de GABA" (2014) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El NO es una molécula altamente difusible y reactiva producida en el sistema nervioso que actúa como mensajero neuronal y participa en procesos fisiológicos y patológicos. El NO modula la actividad de numerosos receptores de neurotransmisores y canales iónicos. En particular, los GABAARs pueden ser modulados por agentes rédox y por NO, aunque los efectos y mecanismos de este último no están claros. En esta tesis, caracterizamos los efectos del NO sobre GABAρ1Rs expresados de forma heteróloga y estudiamos la actividad de los GABAARs fásicos y tónicos de células piramidales en rebanadas de hipocampo con distintos niveles de NO. Los receptores homoméricos GABAρ1 se expresaron en ovocitos de Xenopus laevis, y las respuestas evocadas por GABA se registraron electrofisiológicamente, en presencia y ausencia de donantes de NO. Las respuestas se potenciaron significativamente por el NO de forma rápida, reversible y dosis-dependiente. El bloqueo químico de las cisteínas mediante reactivos selectivos para sulfhidrilos previno la potenciación por NO, indicando que las cisteínas participan de la modulación. Cada subunidad ρ1 tiene solo tres cisteínas, las dos extracelulares que forman el cys-loop (C177 y C191) y una intracelular (C364). El reemplazo por alanina de la C364 no modificó los efectos del NO sobre el receptor, lo que sugiere que el NO potencia los GABAρ1Rs a través de una interacción con el cys-loop extracelular. Por otra parte, en rebanadas de hipocampo, se realizaron registros con la técnica de patch-clamp en configuración célula entera, y se estudiaron los efectos del NO sobre los GABAARs. Las corrientes fásicas se registraron aplicando puffs de GABA y, las corrientes tónicas se midieron analizando la IH antes y después de la aplicación de bicuculina (BIM). El nivel de NO se incrementó por la aplicación de donantes de NO y se disminuyó bloqueando la producción de la NOS. El incremento en los niveles de NO no modificó significativamente la actividad de los GABAARs. Sin embargo, el bloqueo de la síntesis de NO endógeno potenció la corriente GABAérgica tónica y la evocada por puffs de GABA. Estos resultados indican que los efectos del NO sobre los GABAARs son dependientes de la subunidad y sugieren que las acciones del NO en el hipocampo estarían en parte mediadas por la modulación de la actividad inhibitoria.

Abstract:
NO is a highly diffusible and reactive molecule produced in the nervous system that act as a neuronal signal mediating both physiological and pathological mechanisms. NO can modulate the activity of neurotransmitter receptors and ion channels. In particular, GABAAR can be modulated by several redox agents and by NO, but the effects and mechanisms of this modulation were not clearly determined. In the present work, we characterized the effects of NO on the GABAρ1R and examined the function of phasic and tonic GABAAR on pyramidal cells of acute hippocampal slices under different NO levels. Homomeric GABAρ1Rs were heterologously expressed in Xenopus oocytes and GABA-evoked responses electrophysiologically recorded in the presence or absence of NO donors. Responses were significantly enhanced in a dose-dependent, fast and reversible manner by NO. Chemical protection of cysteines by selective sulfhydryl reagents prevented the NO effects indicating that cysteines are involved in NO actions. The ρ1 subunits contain only three cysteine residues, two extracellular at the cys-loop (C177 and C191) and one intracellular (C364). Mutation of C364 by alanine did not change the effects of NO on GABAρ1R, suggesting that GABAρ1R function can be enhanced by NO acting at the extracellular cys-loop. On the other hand, in hippocampal slices, whole-cell patch clamp technique was used to study the effects of NO on GABAAR. Phasic currents were evoked by puff application of GABA and tonic currents were determined through monitoring IH before and after application of bicuculine. NO level was increased by application of NO donors or decreased by blocking the NOS. Exogenously applied NO, had no effects on GABAARs. Meanwhile, depletion of endogenous level of NO enhanced both types of GABAergic currents. These results indicate that NO actions on GABAARs are extremely subunit dependent and suggest that physiological effects of NO on hippocampus can be in part mediated by modulation of the inhibitory synaptic activity.

Rossi, Soledad Paola. "Interacciones neuro-inmuno-endócrinas en el testículo: rol de la melatonina" (2014) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La melatonina, hormona secretada por la glándula pineal, modula los ritmos biológicos diarios y los ciclos de sueño/vigilia. A través de su acción regulatoria sobre la producción y secreción de hormonas hipotalámicas e hipofisarias, participa también en la modulación de la actividad sexual en especies con ciclos reproductivos anuales controlados por el fotoperíodo. En este Trabajo de Tesis Doctoral se investigaron dos mecanismos de acción diferenciales de la melatonina en el testículo: su rol como hormona y su rol como agente anti/pro oxidante. Los estudios realizados permitieron establecer: a) las señales intracelulares asociadas al rol inhibitorio ejercido por el sistema melatonina/CRH sobre la regulación de la esteroidogénesis en células de Leydig del hámster Dorado, b) la concentración testicular de melatonina y la expresión de los principales componentes de la cascada de señalización del sistema melatonina/CRH en el testículo de pacientes que padecen infertilidad idiopática, y c) la acción regulatoria ejercida por melatonina sobre la proliferación, estado oxidativo y capacidad secretoria en macrófagos y mastocitos testiculares. La melatonina desempeñaría un rol clave en la modulación de la esteroidogénesis testicular en el hámster. En el testículo humano patológico, ejercería además acciones regulatorias sobre la población local de macrófagos y mastocitos.

Abstract:
Melatonin is a hormone secreted by the pineal gland that mediates the physiological regulation of both daily rhythms and sleeping/waking cycles. In seasonal breeders, this hormone also participates in the modulation of annual reproductive activity through its action on the hypothalamic-pituitary axis. In this Doctoral Thesis two differential mechanisms of action of melatonin in the testis were studied: its role as a hormone and its role as an anti/pro-oxidant agent. Studies performed in this Thesis allowed us to establish: a) the intracellular events triggered by melatonin/CRH that lead to a down-regulation of the steroidogenic process in Syrian hamster Leydig cells, b) the testicular melatonin concentration and the expression of the main components of the signaling cascade linked to the melatonin/CRH system in testicular biopsies of men suffering from idiopathic infertility, c) the effects of melatonin on proliferation, oxidative state and secretory capability in testicular macrophages and mast cells. Thus, melatonin would play a key role in the regulation of testicular steroidogenesis in the hamster. In the pathological human testis, melatonin would also participate in the modulation of the local macrophage and mast cell populations.

Aprile García, Fernando. "Estudio de las vías de señalización e inflamatorias del canal P2X7 y su variante polimórfica Gln460Arg en células del sistema nervioso central" (2014-04-11) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Los receptores P2X7 son canales de calcio activados por ATP conformados por subunidades de dos pasos de membrana que se asocian como homotrímeros. Sus efectos son mediados por activación de la vía de las MAPK que incluye a BRaf y ERK 1/2. En el sistema nervioso central, regulan la liberación de neurotransmisores y citoquinas, y la activación glial frente a situaciones inflamatorias. Mediante distintos estudios genéticos se encontró que pacientes con trastornos depresivos poseen, con una incidencia significativa, una variante polimórfica del gen P2X7, que consiste en un cambio de un único nucleótido que produce la sustitución de Glutamina por Arginina en la posición 460 (Gln460Arg). El objetivo principal de esta tesis consiste en investigar la relación funcional entre esta variante polimórfica del receptor y la aparición de trastornos psiquiátricos. En particular, se estudiaron las cascadas de señalización activadas por el receptor P2X7, poniendo énfasis en el ingreso de calcio extracelular tras dicha activación, el rol de la cascada de las MAPK y los efectos funcionales y transcripcionales que derivan de dicha activación. Primeramente, se observó que en homocigosis la variante mutada de P2X7 tiene la misma funcionalidad que el receptor wild-type (WT). En cambio, cuando ambas subunidades fueron coexpresadas se produjo una marcada disminución en la entrada de calcio y en la activación de la MAPK ERK 1/2. Se demostró además que ambas subunidades interactúan físicamente en la membrana celular de células coexpresoras, asociándose para formar trímeros funcionales de P2X7 compuestos por subunidades WT y Gln460Arg. A su vez, nuestro grupo colaborador en el Max-Planck en Munich, Alemania, demostró que solamente los ratones knock-in que expresan ambas variantes del receptor P2X7 humano, y no aquellos que expresan una única variante, muestran alteraciones del comportamiento similares a aquellas que presentan pacientes con depresión. A continuación, se buscaron proteínas involucradas en la transducción de señales de P2X7 de interés en el marco de mecanismos inflamatorios o con un posible rol en depresión. Se detectó asociada a BRaf a la proteína Poli ADP-ribosa polimerasa 1 (PARP1), enzima clave en la respuesta celular a procesos inflamatorios. Se demostró que P2X7 activa a PARP1, aumentando los niveles totales de poli ADP-ribosilación. Estos resultados identifican a PARP1 como un modulador clave de la transducción de señales de P2X7, y describen por primera vez a P2X7 como activador de PARP1. Además se realizó un microarray de expresión génica con el fin de caracterizar las consecuencias de la coexpresión de ambas variantes a nivel transcripcional. Con estos datos se realizó un análisis bioinformático global de los perfiles de expresión génica, con el cual se hallaron alteradas distintas vías de señalización relacionadas con inflamación y depresión. También identificamos genes candidatos con expresión alterada que resultan de máximo interés en el mismo contexto: CHUK (o IKKα, quinasa del inhibidor de NFκB α) y RCAN1 (regulador de calcineurina 1). Esta expresión diferencial detectada en el microarray fue posteriormente confirmada en distintos modelos, validando y profundizando dichos hallazgos. En conclusión, mediante la caracterización de las vías de transducción de señales asociadas a la activación de las distintas variantes de P2X7, el análisis de su impacto transcripcional y su asociación con nuevas moléculas se describen por primera vez los mecanismos moleculares y celulares que podrían proveer una explicación a la asociación entre la presencia de la variante mutada de P2X7 y la aparición de trastornos psiquiátricos como la depresión.

Abstract:
P2X7 receptors are ATP-gated calcium channels conformed by subunits with two transmembrane domains that assemble as homotrimers. Its effects are mediated by activation of the MAPK pathway that involves BRaf and ERK 1/2. In the central nervous system, they regulate neurotransmitter and cytokine release, as well as glial activation after inflammatory injury. Different genetic approaches have demonstrated that a significant amount of psychiatric patients suffering from major depression possess a polymorphic variant of the P2X7 gene, consisting in a single nucleotide change leading to a Glutamine for Arginine subtitution at the position 460 (Gln460Arg). The main aim of this thesis is to investigate the functional interplay between this polymorphic variant and the onset of psychiatric symptoms. More specifically, signaling pathways elicited by P2X7 receptor were studied, with special emphasis in calcium uptake, MAPK role and the functional and transcriptional effects derived from their activation. First of all, we report that the P2X7 polymorphic variant show the same functionality than its wild-type (WT) counterpart when expressed in homocygosis. In contrast, calcium uptake and MAPK ERK 1/2 activation were severely diminished when both subunits were coexpressed. We also show that both subunits physically interact in coexpressing cells, therefore assembling P2X7 receptors that bear WT and Gln460Arg subunits. At the same time, our partner research group at the Max-Planck Institute in Munich, Germany, showed that only knock-in mice for both variants of the human P2X7 receptor show behavior alterations reminiscent of those observed in psychiatric patients, while homozygous knock-in mice do not. Afterwards, we looked for novel proteins involved in P2X7 signaling pathways that would be of interest in the context of inflammation and depression. We detected Poly ADPribose polymerase (PARP1), a key enzime for cellular response to inflammatory processes. P2X7 activates PARP1, enhancing cellular levels of ADP-ribose. These results identify PARP1 as a key modulator of P2X7 signaling mechanisms, and describe P2X7 as a novel activator of PARP1. Also, we performed an expression microarray with the aim of depicting the transcriptional consequences of coexpressing both variants. This data was used to carry out a global bioinformatic analysis of gene expression profile. We found that different signaling pathways related to inflammation and depression were altered. We also found candidate genes with altered gene expression that are of interest in this context: CHUK and RCAN1. Their differential expression detected on the microarray was confirmed employing different models, therefore validating and gaining insight into these findings. Summing up, by means of characterizing the signaling pathways associated to the activation of the different P2X7 variants, the analysis of their transcriptional impact and the association with novel molecules we describe for the first time the molecular and cellular mechanisms that could provide an explanation for the association between the P2X7 polymorphic variant and the appearance of psychiatric illnesses such as depression.

Videla Richardson, Guillermo Agustín. "Establecimiento y estudio in vitro de células madre/progenitoras tumorales derivadas de gliomas de alto grado como fuente renovable para desarrollos terapéuticos" (2014-04-16) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Los gliomas de alto grado son los tumores cerebrales primarios más frecuentes y son altamente agresivos e invasivos. Éstos parecen exhibir una organización jerárquica y se ha postulado que su generación ocurre a partir de células madre tumorales (CMT), las cuales corresponderían a una subpoblación minoritaria capaz de generar y propagar tumores al ser inyectadas en ratones inmunodeficientes. De esta forma, el aislamiento y la caracterización de células tumorales derivadas de pacientes con fenotipo de células madre o progenitoras permite contar con un valioso modelo de estudio para comprender en mayor profundidad la biología de los gliomas. En el presente trabajo logramos establecer con éxito nueve líneas de células madre/progenitoras tumorales (CMPT) a partir de biopsias de gliomas de alto grado. Éstas fueron capaces de generar tumores luego de ser inyectadas en el sistema nervioso central en ratones inmunodeficientes y presentaron las mismas alteraciones genéticas que se encontraron en los tumores parentales. Además, todas ellas fueron positivas para los marcadores de CMT: Nestina, Vimentina, CD44 y Sox2. Sin embargo, el grado de expresión de CD133 resultó ser variable en todas las líneas analizadas. A pesar de las similitudes entre las CMPT y las células madre neurales, es concebible pensar que pueden existir diferencias en sus respectivos potenciales de diferenciación. Para responder este interrogante hemos sometido a estas líneas celulares a diversos protocolos de diferenciación basados principalmente en el agregado de BMP4 recombinante humano y en la deprivación de factores de crecimiento. Luego de analizar la expresión de distintos marcadores de diferenciación y de evaluar cambios en la morfología celular, determinamos que estas líneas de CMPT poseen un grado variable de multipotencia, en donde cada una de ellas presenta un grado de compromiso particular hacia los linajes astroglial y neuronal. Además, pudimos observar que la adición de BMP4 recombinante redujo marcadamente la tasa de proliferación de todas las líneas celulares estudiadas. Por último, hemos determinado los niveles de expresión del ARNm de distintos ligandos y receptores involucrados en la señalización dependiente de BMPs en seis líneas de CMPT, encontrando en ellas ciertos patrones de expresión característicos. Dado que las CMT probablemente dependan de determinadas señales del microambiente tumoral para mantener su identidad, un tratamiento efectivo podría basarse en el bloqueo de mediadores generados en el nicho perivascular. Por este motivo y dado el gran potencial de este modelo experimental para el testeo de drogas, decidimos estudiar los niveles de expresión de los ARNm de los componentes del eje endotelinérgico en diferentes líneas de CMPT. Pudimos observar que todas las líneas celulares analizadas mostraron una expresión elevada de los transcriptos del receptor ETRB, mientras que el grado de expresión de los componentes restantes del sistema fue dependiente de cada línea celular. Más aún, en dos de cuatro líneas analizadas, el agregado de endotelinas recombinantes produjo una disminución significativa de los niveles de apoptosis generados en condiciones de deprivación de factores de crecimiento y nutrientes. Dada la variabilidad observada en las respuestas celulares a diferentes tratamientos en las distintas líneas de CMPT, este trabajo pone de menifiesto la relevancia de contar con un modelo in vitro basado en cultivos derivados de gliomas que permita contribuir al desarrollo de terapias personalizadas.

Abstract:
High grade gliomas are the most frequent and malignant primary brain tumors in adults and appear to have a hierarchical organization suggestive of a stem cell foundation. Glioma stem cells (GSC) have been recently isolated from tumors of patients and were characterized as a small subset of stem-like tumor cells capable of initiating and sustaining tumor growth when grafted into mice. Thus, isolation and expansion of these putative cancer stem/progenitor cells, harboring tumor-specific phenotypes, constitutes a powerful model to study glioma biology. Significantly, GSC lines from different tumors exhibit divergent gene expression signatures and distinct differentiation behavior. In the present study, we successfully established nine glioma stem/progenitor cell (GSPC) lines obtained from malignant gliomas which display stem cell properties and initiate high-grade gliomas following xenotransplantation. Importantly, all the established cell lines presented the same genomic alterations as parental tumors. Additionally, they were all positive for the stem cell markers: Nestin, Vimentin, CD44 and Sox2. In contrast, CD133 expression levels widely varied among GSPC lines. Despite similarities between GSPC and normal neural stem cells, we hypothesized that there may be differences in their differentiation potentials. To address this issue, first, we exposed these cell lines to several differentiation conditions that principally include BMP4 treatment and growth factors withdrawal. After analyzing the expression of various markers of differentiation and assessing changes in cell morphology, we determined that these GSPC lines possess a varying degree of multipotency. Moreover, we observed that the addition of recombinant BMP4 markedly reduced the rate of proliferation of all the studied cell lines. Finally, we determined the expression levels of different ligands and receptors involved in BMP-signaling, and found that the GSPC lines show characteristic patterns of expression. As many cancer stem cells might depend on a niche to maintain their identity, targeting molecules triggered by the perivascular niche could be a strategy to deplete or differentiate them. For this reason and given the potential of the present experimental model for drug screening, we studied the expression profile of the endothelin (EDN) axis members in different GSPC lines grown in vitro. Our findings revealed that all tested cell lines robustly express ETRB receptor. Nevertheless, the expression levels of the other components of this axis resulted cell line specific. Furthermore, in two from four GSPC lines, the addition of recombinant EDNs (1, 2 and 3) reduced apoptotic rates upon qrowth factors and nutrients withdrawal. Given the diversity of the responses displayed by patient-derived CSC lines, the present study highlights the relevance of the in vitro model presented herein for the development of tailor-made therapies.

Villarreal, Alejandro. "El papel de la interacción entre neuronas y glía mediada por S100B/RAGE en la propagación del daño luego de la isquemia cerebral" (2014-06-18) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La isquemia cerebral es un grave problema para la Salud Pública en países emergentes como la Argentina. Aún no se conocen completamente los mecanismos celulares y moleculares que participan de la propagación del daño desde la zona del infarto isquémico (core) hacia las zonas cercanas del cerebro que se definen como área de la penumbra isquémica. Esta expansión del daño hacia zonas distales a la lesión isquémica original es lo que define el mal pronóstico de los pacientes. Las moléculas asociadas al daño o DAMP (del inglés Damage Associatted Molecular Pattern) como la proteína astroglial S100B aumentan en el espacio extracelular luego de la isquemia y son capaces de activar la respuesta inmune innata mediada por los receptores de patrones moleculares (PRR, del inglés Pattern Recognition Receptor). Considerando que S100B ha demostrado tener acciones sobre astrocitos y neuronas en cultivo, nuestra hipótesis de trabajo propuso que la liberación local de S100B desde el core isquémico activaría el PRR RAGE, facilitando la respuesta inflamatoria, y extendería así el daño hacia el tejido cerebral circundante. Utilizando un modelo de isquemia cerebral en animales de experimentación, administraciones intra-corticales de S100B purificada, cultivos puros neuronales y cultivos enriquecidos en astrocitos pudimos establecer que: i) S100B induce la sobrevida o muerte neuronal en neuronas expuestas a excitotoxicidad por glutamato en una forma dependiente de la dosis, de la expresión de RAGE y de la activación del factor de transcripción NF-κB; ii) S100B facilita la conversión de los astrocitos hacia el fenotipo reactivo proinflamatorio en forma RAGE/NF-κB dependiente; iii) S100B liberada desde un foco en el parénquima cerebral induce cambios en astrocitos similares a los observados días después de la lesión isquémica. En función de nuestros resultados proponemos que en las zonas vecinas al core isquemico S100B tendría efectos neurodegenerativos directos o en forma secundaria promoviendo la conversión astroglial hacia un fenotipo proinflamatorio activando la ruta RAGE/NF-κB. Esta cascada intracelular emerge como un tentador blanco molecular para futuras estrategias terapéuticas.

Abstract:
Brain ischemia represents a serious problem for Public Health in developing countries such as Argentina. The molecular and cellular mechanisms that participate in damage propagation from the ischemic infarct region (core) towards neighbor regions of the brain (defined as ischemic penumbra) are not fully understood. The penumbra damage determines the bad prognosis for patient outcome. Damage associated molecular patterns (DAMPs) like astroglial protein S100B are increased in the extracellular space after ischemia and are capable of activating innate immune response by engaging pattern recognition receptors (PPR). Considering that S100B has shown to have effects on astrocytes and neurons in vitro, our work hypothesis proposed that local release of S100B from the ischemic core could activate the PRR receptor named RAGE, facilitating inflammatory response and expanding damage to the limiting regions of brain tissue. Using an experimental model of brain ischemia in laboratory animals, intra-cortical infusions of purified S100B and neuronal or astroglial cultures we have been able to establish that: i) S100B promotes death or survival in neurons exposed to glutamate induced excitotoxicity in a dose dependent manner and requiring, RAGE expression and activation of transcription factor NF-κB ii) S100B facilitates astrocyte conversion towards a reactive and proinflamatory phenotype in a RAGE/NF-κB dependent manner; iii) S100B released from a focal spot in brain parenchyma induces changes on astrocytes that are similar to those observed in ischemic injury in vivo. Based on our results we propose that S100B might have neurodegenerative effects directly on neurons or indirectly by promoting the astroglial conversion towards a pro-immflamatory phenotype after engaging the RAGE/NF-κB pathway. This intracellular pathway emerges as a tempting molecular target for future therapeutic strategies.

Ramírez, Gabriela P.. "Aprendizaje olfativo pre-imaginal en la abeja Apis mellifera: sus efectos luego de la metamorfosis" (2014-07-11) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Dentro de las colmenas de abejas Apis mellifera la información relativa a un recurso floral se distribuye rápidamente entre individuos de todas las edades mediante contactos boca a boca (trofalaxia). Estas interacciones sociales permiten establecer memorias asociativas estables y de largo término en individuos adultos. Sin embargo, hasta el presente se desconoce si la adquisición de esta información alcanza a individuos en desarrollo (pre-imaginales). Mediante eventos trofalácticos las larvas pueden recibir el recurso ingresado a la colmena, siendo factible que aquellos individuos en desarrollo puedan establecer memorias asociativas, y que incluso las mismas sean funcionales en estadios avanzados. Se plantea si las experiencias olfativas de naturaleza apetitiva adquiridas en estadios larvales pueden ser retenidas luego de la metamorfosis y afectar la conducta del adulto. Para ello, se ofreció una solución azucarada aromatizada en el interior de colmenas experimentales con el fin de circular alimento aromatizado que pueda ser potencialmente ingerido por individuos en desarrollo. Por un lado, se cuantificó la adquisición y la retención de memorias olfativas bajo el paradigma de respuesta de extensión de probóscide (REP) en adultos, tanto hacia los olores preexpuestos como hacia olores novedosos. Sólo las abejas más jóvenes (3-5 días de edad) mostraron un mayor nivel de REP espontánea hacia el olor pre-expuesto al compararlo con el grupo control, sugiriendo que el adulto puede retener información adquirida antes de emerger. Curiosamente se obtuvieron altos niveles de REP hacia nuevos olores en concordancia con la similitud perceptual entre éstos y el olor pre-expuesto. Esto sugiere un fenómeno de generalización a largo término que persiste luego de la metamorfosis. Se demostró también que incluso aquellas abejas que no respondieron espontáneamente al olor pre-expuesto poseen una mayor capacidad de aprendizaje en un condicionamiento olfativo clásico que abejas sin experiencias. Se evaluaron además posibles cambios en el sistema sensorial periférico del adulto producto de esas experiencias, realizándose registros electrofisiológicos en antenas (EAG) de abejas adultas jóvenes. Se observó una sensibilidad diferencial de los receptores olfativos dependiendo de las experiencias olfativas tempranas. Para estudiar el comportamiento motor de las larvas se realizaron bioensayos de laboratorio que indicaron que la experiencia previa hacia un olor elimina la preferencia innata hacia un olor novedoso. Para establecer correlatos entre experiencias tempranas y aspectos neurobiológicos, se cuantificaron los volúmenes de determinadas estructuras cerebrales de abejas adultas jóvenes involucradas en el procesamiento de información olfativa. Los resultados obtenidos no revelaron diferencias al comparar cerebros de abejas con o sin experiencias olfativas pre-imaginales así como tampoco en la expresión de genes asociados a procesos sinápticos involucrados en eventos de aprendizaje. Concluimos que las experiencias olfativas pre-imaginales condujeron a cambios comportamentales y fisiológicos en las abejas recientemente emergidas. Estos resultados indican que las abejas pueden acceder muy tempranamente a la información relacionada con el alimento que ingresa a la colonia, situación que podría afectar a aquellas conductas mediadas por claves olfativas, como es el caso de la recolección de recursos.

Abstract:
Inside the Apis mellifera hive, incoming information from a floral source is quickly propagated between nestmates of different ages through mouth to mouth contacts (trophallaxis). These interactions allow establishing long term and stable odor-rewarded memories. However, until now it is unknown whether acquisition of this information achieves developing individuals (pre-imaginal stages). Given that larvae could receive the incoming resources through trophallaxis, it is probably that they could establish olfactory memories that might be useful in later stages. Specifically, we wonder if olfactory appetitive experiences acquired during larval stages can be retained after metamorphosis and if they can induce behavioral changes in the adult stage, inquiring into the underlying cognitive and sensory processes. To address these aims, scented sucrose solution was offered inside the experimental hives in order to allow that circulating scented-food can be ingested by larvae. On one hand, acquisition and retention of olfactory memories were quantified in adults under the proboscis extension response (PER) protocol, by presenting the pre-exposed odor as well as novel ones. Only young bees (3-5 days old) showed a higher spontaneous PER level towards the preexposed odor, suggesting that the adult can retain information acquired before emergence. Curiously, high PER levels were obtained towards odors according to their perceptual similarity between these and the pre-exposed odor. This suggests the existence of a long-term generalization phenomenon that persists after metamorphosis. Bees that failed to respond to the pre-exposed odor where able to learn it more efficiently in a classical olfactory conditioning than naïve bees. On another hand, we also studied possible changes in the adult’s periferic sensory system due to these experiences performing electro-physiological records in the antenna (EAG) of young bees. These recordings showed differential sensitivity of olfactory receptors, depending on the bee’s previous experience. Moreover, laboratory assays performed with larvae showed that pre-exposure to an odor eliminates innate preference towards another novel odor. Finally, to correlate early experiences and neurobiological issues, volumes of certain brain structures involved in olfactory information processing were quantified in young adult bees. Pre-exposure to an odor at a larval stage had no effect on the size of certain adult brain structures or on the amount of expression of genes associated with synaptic processes involved in learning events. We conclude that pre-imaginal olfactory experiences led to both behavioral and physiological changed in newly emerged bees. These results show that honeybee can prematurely access information associated with incoming food gathered by its mates, this situation could affect odor-mediated behaviors like foraging.

Gorojod, Roxana Mayra. "Rol de la vía autofágica-lisosomal en la muerte celular inducida por manganeso en células gliales" (2014-07-17) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El manganismo es un desorden neurodegenerativo originado por la sobreexposición crónica a Mn, cuyo cuadro clínico y vías de señales se asemejan a los de la Enfermedad de Parkinson Idiopática. El Mn se acumula preferentemente en los ganglios basales y en particular, en las mitocondrias y lisosomas, donde puede generar especies reactivas de oxígeno y afectar las membranas de estas organelas. La permeabilización de la membrana lisosomal (PML) conduce a la liberación de hidrolasas al citosol y a la apoptosis y puede también comprometer la degradación autofágica. En el presente trabajo se investigó el daño lisosomal inducido por Mn y el impacto de este evento en la muerte de las células C6 de glioma de rata. Parte de los resultados obtenidos fueron trasladados a un modelo in vivo de intoxicación aguda con Mn. Por lo tanto, el enfoque estuvo dirigido al estudio de la posible participación de la vía lisosomal en la apoptosis inducida por Mn y al rol potencial de la autofagia en este contexto celular. Los ensayos in vitro se realizaron empleando células expuestas a MnCl2 en distintas condiciones de incubación. Se demostró que el Mn induce un aumento en el tamaño de las vesículas ácidas que puede ser totalmente prevenido por preincubación con antioxidantes. Asimismo, la exposición al metal genera PML y liberación de Catepsina D (CatD) al citosol, procesos que tienen lugar rio arriba de la injuria a la mitocondria. El estudio del rol de las catepsinas en la vía de muerte celular apoptótica demostró que las CatD y B regulan los niveles de expresión de FasL, intervienen en el clivaje de caspasa-8 y Bid y en la activación de la vía de muerte mitocondrial. En este contexto, el Mn activó la autofagia como un mecanismo de supervivencia celular. Los estudios in vivo sugieren que los efectos tóxicos del Mn resultan en un daño a los astrocitos del striatum y en la alteración de los niveles de expresión de la CatD en las neuronas de ciertos ganglios basales involucrados en el manganismo. En conjunto, nuestros resultados demuestran por primera vez que los lisosomas constituyen un blanco estratégico de la toxicidad del Mn, integrando la cascada de señales implicadas en la apoptosis. En este escenario, la autofagia se desencadena en un intento de rescatar a las células de la muerte. Estos hallazgos contribuyen al conocimiento de los mecanismos de daño posiblemente activados en el manganismo y probablemente en otras enfermedades neurodegenerativas.

Abstract:
Manganism is a neurodegenerative disorder caused by chronic Mn overexposure whose symptoms and signaling pathways resemble those of idiopathic Parkinson's disease. Mn accumulates within the basal ganglia, particularly in mitochondria and lysosomes. Hence, Mn- induced reactive oxygen species may disrupt the integrity of these organelles. Lysosomal membrane permeabilization (LMP) causes the release of cathepsins and other hydrolases from the lysosomal lumen to the cytosol leading to apoptotic cell death. Moreover, LMP may induce alterations in the autophagic degradation pathway. In the present study, Mn-induced lysosomal damage and its impact on C6 rat glioma cell death were investigated. Some of these results were validated in an acute Mn intoxication in vivo model. Our approach was to study the possible involvement of the lisosomal pathway in manganese-induced apoptosis and the potential role of autophagy in this cellular context. For in vitro assays, cells were exposed to MnCl2 in different incubation conditions. We found that Mn induces an increase in acidic vesicles size, which is completely prevented by antioxidants. Moreover, Mn exposure generates PML and the release of cathepsin D (CatD) to the cytosol, both processes taking place upstream to the mitochondrial damage. CatD and B are involved in both caspase-8 and Bid cleavage, leading to the activation of the mitochondrial apoptotic pathway. Moreover, they regulate FasL expression levels. In this context, autophagy is activated as a survival pathway. In vivo studies suggested that the toxic effects of Mn result in both striatal astrocyte damage and altered expression of CatD in neurons of the basal ganglia. Taken together, our results demonstrate for the first time that lysosomes are a strategic target for Mn toxicity, integrating the signal cascades involved in apoptosis. In this scenario, autophagy is triggered as an attempt to rescue the cells from death. These findings contribute to the understanding of the damage mechanisms possibly activated in manganism and probably in other neurodegenerative diseases.

Guadagnoli, Tamara. "¿La neurotoxicidad del etanol depende del estadío de diferenciación neuronal? Estudio en cultivos primarios de neuronas corticales" (2014-07-18) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El abuso de alcohol conduce a graves problemas sanitarios y sociales, tanto por la elevada incidencia de su consumo como por las diferentes patologías asociadas a él, entre las que merecen destacarse las producidas a nivel del Sistema Nervioso Central (SNC). Las neuronas son particularmente sensibles al efecto neurotóxico del etanol (EtOH). En este trabajo se demostró que las neuronas corticales en cultivo son suceptibles al daño inducido por el EtOH. Es sabido que no todas las neuronas son igualmente susceptibles al daño inducido por el EtOH, y que hay estadíos en el desarrollo de las neuronas en que son más vulnerables, por ello se analizaron los efectos del EtOH en dos estadíos distintos del desarrollo neuronal. Se trató a las neuronas corticales con EtOH a los 7 y a los 14 días de crecimiento in vitro y se observó que cuanto más maduras son las neuronas más sensibles se vuelven al daño, aumentando el número de células que mueren por apoptosis y necrosis. En este trabajo se demostró también, un aumento en la expresión de caspasa-9 activa y de caspasa-3 activa en los cultivos tratados con EtOH. Asi mismo, se demostró que la exposición a EtOH afecta la morfología neuronal, ya que se observó una disminución en la longitud del árbol dendrítico, como consecuencia de una reducción en el largo de las dendritas primarias y secundarias, y del número de dendritas secundarias. La exposición a EtOH también produjó cambios en la expresión de las proteínas sinápticas como PSD-95 y sinaptofisina. Ademas se observaron cambios ultraestructurales en los cultivos tratados con EtOH, como la presencia de cuerpos en degeneración, núcleos identados, aumento del lumen del retículo endoplasmatico, del número de gotas de lípidos y de lisosomas, así como también, desorganización del aparato de Golgi y de las mitocondrias.

Abstract:
Alcohol abuse leads to serious health and social problems, both for the high incidence of consumption as different associated pathologies, including those produced in the central nervous system (CNS). Neurons are particularly susceptible to neurotoxic effects of ethanol (EtOH). This work showed that cultured cortical neurons are susceptible to damage induced by EtOH. It is known that not all neurons are equally susceptible to damage induced by EtOH, and there are stages in the development of neurons in which they are most vulnerable, so we analyze the effects of EtOH at two different stages of neuronal development. Cortical neurons were exposed to EtOH at 7 and 14 days of in vitro growth and found that mature neurons become more susceptible to damage, increasing the number of apoptotic and necrotic cells. In this work, an increase in the expression of caspase-9 active and caspase-3 active in cultures treated with EtOH was shown. Likewise, it was shown that EtOH exposure affects neuronal morphology, characterized by a decrease in the length of dendrite tree as a result of a reduction in the length of the primary and secondary dendrite, and the number of secondary dendrites. EtOH exposure also produced changes in the expression of synaptic proteins such as PSD- 95 and synaptophysin. Furthermore ultrastructural changes were observed in cultures treated with EtOH, the presence of degenerating bodies and indented nuclei, dilated lumen of the endoplasmic reticulum, and increased of the number of lipid droplets and lysosomes, and also disruption of the Golgi apparatus and mitochondria.

Costa, Martín Elías. "Aportes al estudio cuantitativo del lenguaje y la comunicación animal en tres etapas: recepción, elaboración y emisión de un mensaje" (2014-08-11) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Este trabajo de tesis trata sobre la comunicación oral y está dividida en tres grandes subtemas. El primero de ellos comprende la conversión de ondas de presión en el tímpano (sonido) en conceptos; el segundo aborda la transición mental entre ideas y finalmente el tercero, la emisión de una vocalización. De esta manera cubrimos el recorrido completo que experimenta una señal en un hablante. Cada una de estas tres secciones es un campo en si mismo y lo que se encuentra en este trabajo son pequeños aportes a cada uno de ellos. En el área del proceso de comprensión del habla estudiamos un efecto que se conoce como Efecto de Transformación Verbal (ETV) que se produce frente a la escucha repetida de la misma palabra y mostramos que su dinámica cumple con todas las características de percepción biestable. Esto agrega al ETV a la lista de fenómenos biestables junto con las figuras ambiguas, tonos galopantes, rivalidad binocular, etc. y sugiere modificaciones a los modelos vigentes de reconocimiento de palabras. En el campo de la semántica cuantitativa, construimos un grafo semántico de co-ocurrencias (una medida estadística de la similitud entre palabras a partir de la estructura de sus ocurrencias en texto escrito) y mostramos que el proceso de asociación libre (decir la primera palabra que se nos viene a la cabeza frente a la presentaci ón de una palabra estímulo) puede ser capturado, en esencia, por un proceso difusivo anómalo dentro de dicho grafo. Finalmente, estudiamos la emisión de vocalizaciones, no ya en humanos sino en ratas, analizando la riqueza de su comportamiento vocal con miras a establecerlas como un modelo animal de comunicación vocal. En particular, desarrollamos algoritmos de clasificación automática para sus vocalizaciones ultrasónicas y mostramos que se estructuran de manera probabilística en el tiempo. Con esto se cierra nuestro ciclo de recepción, elaboración y emisión de un mensaje.

Abstract:
The work presented here is a study on oral communication and is subdivided into three big areas. The first one deals with the translation of pressure waves at the eardrums (sound) into concepts in the brain; the second one explores the mental transition between thoughts and finally, the third one investigates vocal output. In this manner, we cover the whole excursion of a signal through a communicating agent. Each one of these stages represents an active and broad field of research. Here, we present our contributions to each one of those areas. In the area of spoken word recognition we study the Verbal Transformation Effect (VTE) which entails a change in the perceived word after repeated presentations. We show that the dynamics of this effect has all the characteristics of bistable perception. This appends the VTE to the list of bistable percepts (together with ambiguous figures, galloping tones, binocular rivalry, etc) and suggests corrections to current models of spoken word recognition. In the field of quantitative semantics, we constructed a semantic graph of word co-occurrence (a statistical measure of similarity between words based on the structure of occurrences in written text) and showed that the process of free association (i.e saying first thing that comes to mind upon the presentation of a stimulus word) can be understood as an anomalous diffusion process in the mentioned graph. Finally, we study the production of vocalizations, not in humans but in the rat. We analyze the richness of their vocal behavior in an attempt to establish them as an animal model for vocal communication. In particular, we developed algorithms for automatic classification of ultrasonic vocalizations and showed that they are probabilistically structured in time. This closes the communication loop: to receive, elaborate and send a message.

Bernabó, Guillermo. "Caracterización de genes nuevos involucrados en neurodegeneración en Drosophila melanogaster" (2014-12-22) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El objetivo de esta tesis es identificar nuevos genes involucrados en neurodegeneración en Drosophila melanogaster y comprender su función y el mecanismo por el cual provoca dicha patología. En particular, se hizo foco en orsai. Encontramos que adultos envejecidos con la expresión de orsai reducida en las neuronas que controlan el comportamiento rítmico locomotor presentaban una caída en la ritmicidad y un alargamiento del período. La reducción de ORSAI en el cerebro adulto envejecido provoca que estos presenten signos de neurodegeneración más severos que sus controles. También se encontró que la reducción de los niveles de este gen en larvas provoca arresto en el segundo estadio y la consiguiente letalidad temprana. Estas larvas tienen un comportamiento anómalo frente a la comida, alejándose de la misma y reptando en un modo de clásico forrajeo, a pesar de tener alimento disponible, hasta su muerte. Encontramos que acotando la reducción de ORSAI a las tráqueas fenocopia al mutante. También determinamos que la respiración mitocondrial está severamente reducida en el mutante. La alteración de los niveles de ORSAI en distintos tejidos, tanto larvales como adultos, provoca diversos fenotipos, lo que demuestra la importancia de este gen para la homeostasis celular. El fenotipo en las tráqueas podría, a través de procesos hipóxicos, explicar el comportamiento de forrajeo en larvas y, sumando a esto la disfunción mitocondrial, los fenotipos observados en adultos.

Abstract:
The goal of this thesis was to identify new genes involved in neurodegeneration in Drosophila melanogaster and to understand their function and the mechanisms triggered upon their deregulation. In particular, we focused on orsai. We found that aged adult flies with reduced orsai expression in neurons that control rhythmic locomotor behavior showed declined rhythmicity and a lengthened period. Reduced ORSAI levels in aged adult brains correlate with signs of neurodegeneration more severe than controls. We also found that reduced orsai levels cause second instar developmental arrest and the ensuing early mortality. These larvae display an anomalous feeding behavior; they crawl away from the food source as if were foraging, and, despite food availability, they do so until their death. We found that limiting ORSAI depletion to the tracheal system phenocopies the mutant behavior. We also determined that mitochondrial respiration is severely reduced in the mutant. Importantly, reducing ORSAI levels in different tissues, both larval as well as adult, triggers diverse phenotypes, highlighting its relevance in cellular homeostasis. The tracheal phenotype could, through hypoxic processes, account for the abnormal larval foraging behavior and, taking into account the mitochondrial dysfunction, the observed adult phenotypes.

Frontera, Jimena Laura. "Rol de BDNF y de la vía de señalización de Wnt y Sox2 en la diferenciación de progenitores neurales en el epitelio olfatorio" (2015-02-26) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El epitelio olfatorio (EO) de vertebrados es conocido por su remarcable propiedad de renovación de neuronas receptoras olfatorias en forma activa a lo largo de la vida, debido a la presencia de células madre neurales. El EO de larvas de Xenopus laevis muestra todas las características de un vertebrado adulto con una robusta capacidad regenerativa, ofreciendo un sistema ideal para el estudio de células madre neurales en adultos y de factores involucrados en la regeneración del tejido y la diferenciación del linaje neuronal. La identidad y características específicas de las células madre neurales del EO siguen siendo poco conocidas. Estudios previos en otros sistemas como en retina de Xenopus, han sugerido que la señalización de Wnt podría ser necesaria para la expresión de Sox2, el cual a su vez activa la expresión de genes proneurales, y bloquea la diferenciación neuronal a través de la activación de Notch. En el presente trabajo, analizamos la expresión de genes marcadores de células madre neurales en el EO de X. laevis. Además, describimos un incremento significativo en el número de células basales proliferativas y el número de células basales que expresan Sox2, durante la regeneración masiva luego de la destrucción del EO mediante el tratamiento con ZnSO4. Por otra parte, hemos observado que la vía de señalización de Wnt/β-catenina es necesaria para la expresión de Sox2 en células basales del EO principalmente durante la regeneración masiva. Sin embargo, en condiciones fisiológicas normales la expresión de Sox2 podría estar regulada por otros factores. No obstante, no se observó activación de las vías no canónicas de Wnt, como Wnt/JNK o Wnt/Ca++, en células basales en condiciones normales. Estos resultados sugieren un importante rol de Sox2 en las células proliferativas indiferenciadas, posiblemente involucrado en el mantenimiento de las propiedades de células neuro-progenitoras, y sugieren que Wnt estaría involucrado en la regulación de la expresión de Sox2 principalmente durante la regeneración. Por otro lado, se analizó la expresión de BDNF en el sistema olfatorio en condiciones fisiológicas normales, así como durante una regeneración forzada inducida por la destrucción química del epitelio olfatorio en larvas de X. laevis. Hemos descripto la presencia y los patrones de expresión de BDNF tanto en el EO como en el bulbo. En condiciones fisiológicas normales, células sustentaculares (gliales) y algunas células basales dispersas expresan BDNF en el EO, así como las células granulares en el bulbo olfatorio. Por otra parte, durante la regeneración masiva, hemos demostrado un aumento drástico de las células basales que expresan BDNF, así como un aumento de BDNF en el bulbo y nervio olfatorio. En conjunto, estos resultados sugieren un papel importante de BDNF en el mantenimiento y la regeneración del sistema olfatorio. En conclusión, nuestro trabajo pone de manifiesto la importancia del epitelio olfatorio de larvas de anfibios como modelo de estudios de procesos de neurogénesis. Así también hemos demostrado que la vía Wnt/β-catenina y la expresión de Sox2 juegan un rol fundamental en procesos de diferenciación de neuronas olfatorias. Por último, el análisis de la regeneración del EO muestra un significativo aumento en la expresión de BDNF y su importancia en procesos regenerativos neurales. Palabras clave: Epitelio Olfatorio, Células madre neurales, Neurogénesis, Neuronas Receptoras Olfatorias, Wnt, Sox2, BDNF.

Abstract:
The vertebrate olfactory epithelium (OE) has been known for its remarkable property of olfactory receptor neurons renewal actively throughout life due to the presence of neural stem cells. The OE of Xenopus laevis larvae show all the characteristics of an adult vertebrate with a robust regenerative capacity, offering an ideal system for the study of neural stem cells in adults and the factors involved in tissue regeneration and differentiation of neuronal lineage. The identity and specific characteristics of olfactory neural stem cells are still poorly understood. Previous studies in other systems as the retina of Xenopus, have suggested that Wnt signaling may be necessary for expression of Sox2, which in turn activates expression of proneural genes, and blocked neuronal differentiation through the activation of Notch. In this study, we analyzed the expression of neural stem cells markers in the OE of X. laevis. We also describe a significant increase in the number of proliferating basal cells and the number of basal cells that express Sox2, during massive regeneration after partial destruction of OE by treatment with ZnSO4. Moreover, we found that the Wnt/β-catenin signaling pathway is required for Sox2 expression in basal cells of the OE mainly during the massive regeneration. However, under normal physiological conditions Sox2 expression may be regulated by other factors. However, no activation of noncanonical Wnt pathways, such as Wnt/JNK and Wnt/Ca++ in basal cells was observed under normal conditions. These results suggest an important role of Sox2 in undifferentiated proliferating cells, possibly involved in the maintenance of the properties of neural progenitor cells, suggesting that Wnt be involved in the regulation of Sox2 expression mainly during regeneration. Furthermore, the expression of BDNF was analyzed in the olfactory system under normal physiological conditions, and during forced regeneration induced chemical destruction of the olfactory epithelium in X. laevis larvae. We have described the presence and expression patterns of BDNF in both the OE and the bulb. Under normal physiological conditions, supporting cells (glial) and some scattered basal cells express BDNF in the OE and granule cells in the olfactory bulb. Moreover we have shown a dramatic increase of basal cells expressing BDNF and BDNF increase in the bulb and olfactory nerve during regeneration. Together these results suggest an important role of BDNF in the maintenance and regeneration of the olfactory system. In conclusion, our study shows the importance of the olfactory epithelium of larval amphibians as model for the study of neurogenesis process. Moreover, we have also shown that Wnt/β-catenin and Sox2 pathway play a critical role in differentiation processes of olfactory neurons. Finally, analysis of OE regeneration showed a significant increase in the expression of BDNF and its importance in neural regeneration processes. Keywords: Olfactory Epithelium, Neural Stem Cells, Neurogenesis, Olfactory Receptor Neurons, Wnt, Sox2, BDNF.

Andino Pavlovsky, Victoria. "Síntesis, diseño y caracterización de compuestos enjaulados para su uso in vivo" (2015-03-13) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
En este trabajo se describe la síntesis y caracterización de compuestos enjaulados a base de rutenio para ser utilizados en experimentos neurofisiológicos in vivo. Estos compuestos pueden liberar diversos neurotransmisores/neuromoduladores al ser irradiados con luz visible, ya fueron probados con éxito en distintas preparaciones in vitro y existen resultados preliminares de su posible uso en animales bajo anestesia. Aquí se muestra por primera vez la posibilidad de alterar la actividad cerebral a través de la administración y posterior activación con luz de compuestos enjaulados de rutenio en animales moviéndose libremente. En particular, se presenta un nuevo miembro de la familia de estos compuestos, la RuBi-Dopa, la cual libera el neuromodulador dopamina al ser irradiado con luz. Su funcionalidad es probada tanto en régimen de un fotón con luz visible (405-532 nm) como de dos fotones con luz infrarroja (800 nm), demostrando así el amplio espectro de posibilidades que ofrece este nuevo complejo. Luego de su liberación, el neuromodulador actúa sobre los receptores correspondientes provocando cambios en la actividad neuronal. Para mostrar esto, RuBi-Dopa fue liberada en régimen de dos fotones logrando una gran resolución espacial tal que permitió estimular neuronas a nivel de espinas dendríticas. El compuesto también se administró en ratas vivas y moviéndose libremente, observando alteraciones en la actividad cerebral luego de su activación a través de una fibra óptica ubicada en el cerebro, demostrando así su funcionalidad in vivo, sin efectos secundarios detectables.

Abstract:
Ruthenium-based caged compounds are complexes capable of releasing biologically relevant molecules when irradiated with visible light. This raises the possibility of stimulating neurons and tissues with high spatial and temporal resolution. In past studies, they have been used in different systems to activate neuronal receptors in vitro as well as in vivo experiments. A recently incorporated member of the ruthenium-based caged compounds family is RuBi-Dopa, a complex that releases the neuromodulator dopamine when irradiated with blue/green light. This complex has recently been used to activate dopamine receptors at the level of single dendritic spines. In the present work, we report for the first time the use of a ruthenium-based caged compound in live, freely-moving rats. The animals were chronically implanted in prefrontal cortex with a multi-electrode matrix containing a cannula through which the complex is injected and a fiber optic is placed that allows the light to activate it. As the animal is allowed to freely explore the arena, neuronal activity is recorded before, during and after the dopamine release. We found significant changes in neuronal activity induced by dopamine uncaging, as changes in the strength and frequency range of the phase-amplitude modulation in prefrontal cortex. Thus, we present here a novel method for the administration and activation of ruthenium-based caged compounds in live, freelymoving animals, opening the possibility to stimulate many kinds of neuronal receptors without any previous treatment.

Fontanet, Paula A.. "Los factores de transcripción Etv4 y Etv5 como mediadores de la respuesta neurotrófica y el desarrollo" (2015-03-17) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El preciso desarrollo de las conexiones neuronales es esencial para el correcto funcionamiento del sistema nervioso, y la falta de precisión en este proceso está asociada al desarrollo de diferentes patologías. La formación de los circuitos neuronales depende de la interacción de factores celulares intrínsecos y extrínsecos, que regulan la transmisión de la información en el sistema nervioso. Entre estos, los factores neurotróficos (FN) cumplen roles esenciales en el mantenimiento y sobrevida, crecimiento dendrítico y axonal, sinaptogénesis y plasticidad sináptica de distintas poblaciones neuronales del sistema nervioso central y periférico. Para ello estos factores inducen la expresión de programas transcripcionales específicos implicados en el desarrollo neuronal. Durante los últimos años, las evidencias indican que diversos aspectos del desarrollo neuronal están dirigidos por la expresión de combinaciones específicas de factores transcripcionales. Es por ello que uno de los desafíos de la neurobiología del desarrollo es entender como múltiples señales son integradas por las neuronas en programas transcripcionales que generan patrones específicos de conectividad. El objetivo general de este proyecto es identificar nuevos elementos de los programas transcripcionales y vías de señalización disparadas por los factores neurotróficos, para controlar la conectividad de distintas poblaciones neuronales del sistema nervioso central y periférico. Con el objeto de identificar genes involucrados en la diferenciación neuronal hemos realizado ensayos de expresión génica diferencial en un modelo celular análogo a neuroblastos en proliferación, que en presencia del factor de crecimiento nervioso (NGF, nerve growth factor) detienen su división celular y adquieren un fenotipo neuronal. Este ensayo permitió identificar dos genes que codifican para dos factores de transcripción denominados: Etv4 (también conocido como E1AF o Pea3) y Etv5 (también conocido como Erm) que son inducidos por NGF. En la primera sección de este trabajo demostramos que estos dos miembros de la familia Pea3 son expresados en neuronas sensoriales que responden a NGF durante el período de inervación cutánea y son inducidos local y distalmente por esta neurotrofina. Ensayos de pérdida y ganancia de función para Etv4 o Etv5, indicaron que estos factores son esenciales en el crecimiento neurítico de las neuronas sensoriales inducidas por NGF sugiriendo que estos factores cumplen un rol fisiológico durante el período de inervación periférica inducida por esta neurotrofina. En este trabajo también mostramos que Etv4 y Etv5 son expresados en neuronas hipocampales de las áreas CA1, CA3 y el giro dentado. Describimos que estos factores son inducidos en neuronas hipocampales cultivadas en respuesta al factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF, brain derived neurotrofic factor) y utilizando ensayos de inmunoprecipitación in vivo, mostramos que Etv4 y Etv5 interactúan en el hipocampo. Análisis in vitro de pérdida y ganancia de función indicaron que estos factores median los efectos de crecimiento y ramificación del árbol dendrítico disparados por la neurotrofina BDNF en neuronas hipocampales. El estudio de animales deficientes para Etv4 y Etv5 evidenció un importante rol de estos factores transcripcionales en el desarrollo de la conectividad neuronal hipocampal. En resúmen, nuestros resultados demuestran que Etv4 y Etv5 son moleculas esenciales del programa transcripcional disparado por neurotrofinas que llevan al correcto establecimiento de las conexiones neuronales.

Abstract:
Construction of the neural networks depends largely on the precision with which neuronal circuits are established during development. The accuracy of this process is fundamental for normal nervous system function and its aberrant connectivity leads to nervous system disorders. The accuracy of this process depends on the combined actions of extrinsic and intrinsic factors. Between them, neurotrophic factors play key roles in the maintenance and survival of different neuronal populations, dendritic and axonal sprouting, synaptogenesis and synaptic plasticity in the peripheral and central nervous system. To this end, the soluble factors induce the expression of specific transcriptional programs involved in neuronal development. In recent years, the evidence indicates that several aspects of neural development are driven by the expression of specific combinations of transcription factors. Identifying the transcriptional programs and signalling pathways triggered by extracellular cues that control neuronal circuit formation will be of great importance in order to be able to decipher and understand the functioning of mature nervous system. Our general aim focus on the identification of transcriptional programs and signaling pathways triggered by extracellular cues, such as neurotrophic factors, to control the connectivity between specific populations of central and peripheral neurons. In order to identify genes involved in neuronal differentiation and proliferation of neuronal precursors we performed differential gene expression assays in a cellular model analogous to proliferating neuroblasts which in the presence of nerve growth factor (NGF) stops cell division and acquire a neuronal phenotype. This assay allowed us to identify, among others, genes encoding two transcription factors named Etv4 (also known as E1AF, E1A enhancer binding protein) and Etv5 (also known as Erm, ETS related molecule). In this thesis we studied the role of Etv4 and Etv5 in the development of different neuronal type, in central or peripheral nervous system. In the first part of this work we demonstrate that this two members of the Pea3 family are expressed in sensory neurons positive for the NGF receptor, TrkA, during the period of cutaneous innervation and are induced by this neurotrophin. Lost and gain of function assays for Etv4 and Etv5 indicated that these factors are essential for the neurite growth of sensory neurons induced by NGF, suggesting that these factors play a physiological role during the period of peripheral innervation induced by this neurotrophin. In this work we also present data that demonstrate that Etv4 and Etv5 are expressed by CA1, CA3 hippocampal neurons and cells from the dentate gyrus. We describe that these transcriptional factors are induced in hippocampal neuron cultures in response to brain derived neurotrophc factor (BDNF) and immunoprecipitation assays from hippocampus showed that Etv4 and Etv5 interacts in vivo. Moreover, in vitro, lost and gain of function assays indicated that these factors mediate dendrite branching and outgrowth triggered by the BDNF in hippocampal neurons. Animals deficient in Etv4 evidenced a crucial role of it in the development of hippocampal connectivity. In summary, our results demonstrate that Etv4 and Etv5 are essential molecules of the transcriptional program triggered by neurotrophins that leads to the correct establishment of the neuronal connections.

Goitia, Belén. "Estudio de los mecanismos subyacentes a las alteraciones mediadas por cocaína y metilfenidato en el sistema tálamo-cortical de ratón. Rol de la serotonina en la modulación de la transmisión GABAérgica talámica" (2015-03-17) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Los efectos de la cocaína sobre la transmisión GABAérgica del sistema tálamocortical son similares a los previamente descritos para un conjunto de patologías psiquiátricas y neurológicas englobadas bajo el nombre de síndrome de disritmia tálamocortical, que presenta coherencia anormal entre bajas y altas frecuencias a nivel tálamocortical. Se cree que la presencia de bajas frecuencias en individuos despiertos puede subyacer un procesamiento sensorial anormal. La cocaína ejerce sus propiedades en parte por el aumento en los niveles sinápticos de dopamina (DA) en los circuitos tálamocorticales somatosensoriales, seguido por el aumento de norepinefrina (NE) y serotonina (5-HT), debido a la inhibición de los transportadores encargados de la recaptación de DA (DAT), NE (NET) y 5-HT (SERT). El metilfenidato (Ritalina ®, estimulante legal para tratar el Trastorno por Déficit de Atención con Hiperactividad) bloquea DAT y NET, pero no afecta el SERT. En este trabajo de tesis se plantea un estudio comparativo de ambos psicoestimulantes a fines de dilucidar los mecanismos responsables del fenómeno de disritmia tálamocortical asociado al consumo de cocaína. En primera instancia se vio que la administración de cocaína, ya sea aguda o sub-crónica, medió incrementos en la densidad de corriente a través de canales de calcio de tipo T en las neuronas del núcleo Ventrobasal del tálamo y aumentó la frecuencia de miniaturas de GABA desde las terminales del núcleo reticular talámico, lo que sugiere anormalidades en la transmisión GABAérgica talámica. En comparación, el metilfenidato mostró efectos mucho más sutiles, lo que lleva a asociar las diferencias con la modulación serotoninérgica de la sinapsis inhibitoria entre el núcleo reticular del tálamo y el núcleo Ventrobasal, mediada por cocaína pero no por metilfenidato. A continuación, para poner a prueba dicha hipótesis, se realizaron experimentos de electrofisiología con rodajas obtenidas de animales naïve y se intentó emular los resultados de cocaína mediante la aplicación de 5-HT. Si bien este objetivo se logró, se encontró que los efectos de esta monoamina sobre la sinapsis GABAérgica en estudio siguen un curso temporal que indica que los receptores de 5-HT pueden sufrir un proceso de internalización. En conjunto los resultados obtenidos podrían contribuir a explicar la dinámica aberrante en la actividad tálamocortical de ratones tratados con cocaína, similar al síndrome de disritmia tálamocortical descrito en humanos. Las diferencias entre la cocaína y el metilfenidato a nivel tálamocortical parecen sugerir la existencia de mecanismos de homeostasis sináptica por los cuales la neurotransmisión GABAérgica desde el núcleo reticular del tálamo y las conductancias de calcio de las neuronas postsinápticas del núcleo Ventrobasal responderían aumentando la liberación espontánea de GABA y la densidad de corriente de calcio tipo T postsináptica tras el aumento transitorio de la 5-HT mediado por cocaína.

Abstract:
The effects of cocaine on thalamic GABAergic transmission resemble those described in several psychiatric and neurological pathologies included in the thalamocortical dysrhythmia syndrome, characterized by an anomalous coherence between high and low EEG frequencies. The presence of low frequencies in awake individuals is thought to cause aberrant processing of sensitive inputs. The known effects of cocaine are mainly achieved through the increase in synaptic levels of dopamine (DA), norepinephrine (NE) and serotonin (5-HT), caused by the inhibition of the uptake by their respective transporters (DAT, NET and SERT). Methylphenidate (Ritalin ®, a drug widely prescribed for the treatment of Attention Deficit and Hyperactivity Disorder) blocks DAT and NET, but not SERT. These studies compare the two psychostimulants with a view to unraveling the mechanisms that underlie the thalamocortical dysrythmia syndrome associated with cocaine use. Firstly, we found that cocaine administration, either acute or sub-chronic, led to an increase in the calcium current through T-type calcium channels in thalamic Ventrobasal neurons and to an increase in the frequency of GABAergic miniature inhibitory postsynaptic currents (mIPSCs), revealing an alteration in thalamic GABAergic transmission. Comparatively, the effects of methylphenidate are subtle, suggesting the existence of a cocaine-mediated serotonergic modulation of the inhibitory synapse between the thalamic reticular nucleus and the Ventrobasal nucleus. To test this hypothesis we tried to reproduce the results obtained previously with cocaine-treated animals in brain slices from naïve mice through the incubation and puffaplication of 5-HT. Our results show that even though 5-HT can mimic the effects of cocaine in the thalamus, it follows a time course consistent with an internalization process of 5-HT receptors. Taken together, the results here presented might help explain the aberrant dynamics in the thalamocortical activity seen in mice treated with cocaine, similar to the thalamocortical dysrhythmia syndrome described in humans. The differences found between cocaine and methylphenidate suggest the existence of homeostatic mechanisms through which GABAergic transmission from the thalamic reticular nucleus and T-type calcium currents in postsynaptic Ventrobasal neurons are enhanced due to the transient increase in 5-HT levels induced by cocaine.

Bordone, Melina Paula. "Estudio de las vías visuales superiores en el glaucoma experimental" (2015-03-20) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El glaucoma, una de las principales causas de ceguera irreversible, se caracteriza por una pérdida progresiva de las funciones visuales, que se asocia a la muerte de células ganglionares retinianas (CGRs) y atrofia de la cabeza del nervio óptico (NO). El principal factor de riesgo es el aumento de la presión intraocular (PIO). Aunque el glaucoma fue concebido como una enfermedad limitada al ojo, los axones de las CGRs son extraoculares, con componentes intraorbitales e intracraneales. En este trabajo de Tesis se examinaron los efectos del glaucoma experimental agudo y crónico sobre el sistema visual consciente (SV-C) y el sistema visual no formador de imagen (SV-NFI). El SV-C en la rata, se compone de las CGRs clásicas y sus axones que proyectan al colículo superior (CS) y al núcleo geniculado lateral (NGL). El SV-NFI se compone por las CGRs intrínsecamente fotosensibles que expresan melanopsina (CGRsm) y proyectan a los núcleos supraquiasmáticos (NSQ), al núcleo pretectal olivar (NPO) y al intergeniculado (IG), que participan en la sincronización del reloj circadiano y el reflejo pupilar, entre otros. El modelo de glaucoma agudo consistió en un aumento de la PIO a 70 mm de Hg durante 90 min (hipertensión ocular aguda, HOA), en tanto que el glaucoma crónico se indujo a través de inyecciones intracamerales de condroitín sulfato (CSU), una vez por semana, durante 15 semanas. A los 7 días post-HOA se observó una alteración significativa de la función y estructura retinianas, con una pérdida significativa de CGRs, así como cambios astro- y microgliales en el CS y una disminución en el transporte anterógrado desde la retina al CS y NGL, pero no a los NSQ y al NPO. El número de CGRsm, los niveles de melanopsina y el reflejo pupilar consensual permanecieron inalterados aún a las 4 semanas post-HOA. La administración de CSU por 6 semanas indujo alteraciones en la función retiniana y en la vía visual, una disminución en el transporte anterógrado a todas las áreas de proyección y cambios gliales a nivel del NO, el CS y la retina. En el CS, estas alteraciones incluyeron una marcada respuesta micro- y oligodendroglial y una moderada respuesta astrocitaria, que se acompañaron de una disminución del contenido lipídico. A las 15 semanas de glaucoma crónico, estas alteraciones fueron más marcadas e incluyeron alteraciones en los axones, sin afectar el número de neuronas coliculares. La minociclina previno algunas de las alteraciones inducidas por la hipertensión ocular crónica, como el déficit en el transporte anterógrado desde la retina al CS. En cuanto al SV-NFI, el glaucoma crónico indujo una caída significativa en el número de CGRsm y los niveles de melanopsina, así como en el transporte desde la retina a los NSQ y el NPO, con una disminución en el reflejo pupilar consensual. En suma, los resultados obtenidos en esta Tesis aportan datos de relevancia respecto a la participación de las áreas visuales post-retinianas en el daño glaucomatoso. Palabras clave: células ganglionares, glaucoma, glía, hipertensión ocular, minociclina, sistema visual consciente, sistema visual no formador de imagen, transporte axonal.

Abstract:
Glaucoma, one of the main causes of irreversible blindness, is characterized by a progressive loss of visual functions, which is associated to retinal ganglion cell (RGCs) death and optic nerve (NO) atrophy. The increase in intraocular pressure (IOP) is one of the main risk factors. Classically, glaucoma has been conceived as a disease limited to the eye, but axons of RGCs have extraorbital and intracranial components. In this Thesis work, the effects of acute and chronic experimental glaucoma on the conscious visual system (C-VS) and the non-image forming visual system (NIF-VS) were examined. The C-VS in rats includes classical RGCs and their axons that project to the superior colliculus (SC) and the lateral geniculate nucleus (LGN). The NIF-VS is composed by intrinsically photosensitive RGCs expressing melanopsin (mRGCs) that project to the suprachiasmatic nuclei (SCN), pretectal olivary nucleus (OPN) and intergeniculate leaflet (IG), which drive circadian rhythms and pupillary light reflex (PLR), among others. The acute glaucoma model was induced by increasing IOP to 70 mm Hg for 90 min (acute ocular hypertension, AOH), whereas chronic glaucoma was induced by intracameral injections of chondroitin sulfate (CSU), once a week, for 15 weeks. At seven days post-AOH, a significant impairment of retinal function and structure, with a significant RGCs loss, and astro- and microglial changes were observed in the CS. At the same time, a marked reduction in anterograde transport to the SC and LGN, but not to the SCN and the OPN, was observed. At 4 weeks post-AOH, mRGCs cell number, melanopsin levels, and consensual PLR remained unchanged. CSU administration for 6 weeks induced alterations in retinal and visual pathway function, a decrease in anterograde transport to all of the RGCs projecting areas, and glial changes at the level of the retina, ON, and SC. In the SC, these alterations included a marked microand oligodendroglial response and a moderate astrocytic response, which were accompanied by a decrease in lipid content. At 15 weeks of chronic glaucoma, these changes were more intense and included axonal changes, without affecting collicular neuron number. Minocycline prevented some of the alterations induced by chronic ocular hypertension, and the anterograde transport deficit to the CS. As for the NIF-VS, chronic glaucoma induced a significant reduction of mRGCs number, melanopsin levels, and anterograde transport to the SCN and OPN, as well as a decrease in consensual PLR. In summary, the results obtained in this Thesis work provide relevant information regarding the participation of post-retinal visual areas in glaucomatous damage. Keywords: retinal ganglion cells, glaucoma, glia, ocular hypertension, minocycline, conscious visual system, non-image forming visual system, axonal transport.

Riera, Pablo Ernesto. "Estudio de la percepción tímbrica en sonidos con modulación mediante experimentos psicofísicos y modelado de la periferia auditiva" (2015-03-30) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La percepción tímbrica es uno de los fenómenos más complejos que realiza el sistema auditivo. El timbre, originalmente establecido como la cualidad que permite discriminar instrumentos musicales entre sí, en la actualidad se encuentra más vinculado con el concepto ecológico de identificación de las fuentes sonoras en un entorno natural. Su inherente carácter multidimensional, hace que la relación entre la forma de onda de un sonido y el timbre percibido sea una relación compleja, en la cual distintas partes del sistema auditivo están involucradas. A pesar de estas limitaciones, es sabido que hay ciertos atributos acústicos temporales y espectrales que suelen destacarse en la percepción tímbrica. Los más relevantes son, por un lado, el tiempo de ataque de la envolvente como característica temporal y por otro el brillo o centroide espectral como característica espectral. En este trabajo se utilizaron dos metodologías para estudiar el timbre. Por un lado, se realizaron dos experimentos psicofísicos de comparación de pares de sonidos y, por otro, los timbres fueron estudiados mediante técnicas de procesamiento de se~nales y el modelado de la periferia auditiva. Uno de los experimentos fue realizado utilizando sonidos de amplitud modulada sinusoidalmente como estímulos y llevado a cabo masivamente a través de Internet, mientras que para el otro experimento, se utilizaron multifónicos del saxo alto en un ambiente controlado. Estas dos familias de sonidos poseen modulaciones como atributo temporal característico a diferencia de los que son utilizados en muchos de los estudios de percepción tímbrica donde la principal característica temporal es el tiempo de ataque. Los experimentos demostraron que la modulación temporal fue un atributo saliente junto con el centroide espectral para ambos conjuntos de sonidos. Además, se observó que sonidos que se encontraban agrupados en un espacio de parámetros de control se encontraban agrupados también, en la mayor parte de los casos, en los correspondientes espacios perceptuales. En cambio, las distancias entre los grupos en estos espacios se vieron modificadas. Por otra parte, los sonidos fueron analizados en base al procesamiento de sus se~nales y mediante simulaciones de la periferia auditiva. Para esto se desarrolló un modelo de la periferia auditiva con énfasis en la mecánica coclear, donde se optó por un modelo dinámico no lineal y con alimentación lateral. Este modelo fue desarrollado teniendo en consideración la capacidad de reproducir los factores dominantes de la transducción coclear como la saturación en intensidad, el mecanismo activo de amplificación y las curvas de enmascaramiento entre otros. Los parámetros fueron ajustados de manera satisfactoria para reproducir respuestas clásicas de experimentos psicoacústicos en humanos y datos de experimentos fisiológicos in vivo en mamíferos.

Abstract:
Timbre perception is one of the most complex tasks the auditory system performs. Timbre, originally defined as the quality that allows the discrimination of musical instruments, it is nowadays more related to the ecological concept of the identification of sound sources in natural environments. Because of its inherently multidimensional character, the relationship between the sound wave and the perceived timbre is a complex matter, where different parts of the auditory systems are involved. Besides this limitations, it is known that there are certain temporal and spectral acoustic features that are fundamental to the perception of timbre. The most relevant are the attack time of the envelope as a temporal feature and the brightness or spectral centroid as a spectral feature. In this work we use two methodologies for studying timbre. Firstly, two psychophysical experiments of sound pairs comparison were done, and secondly the timbres were analyzed by signal processing techniques and through a model of the auditory periphery. One of the experiments was carried out using sinusoidally amplitude modulated sounds as stimuli, massively through internet and the other experiment was done using alto saxophone multiphonics but in a controlled environment. These two families of sounds have modulations as a characteristic temporal feature which is not present on many timbre studies, where the attack time is more common. The experiments showed that the temporal modulation was a salient feature, along with the spectral centroid for both sound families. In addition, it was observed that sounds grouped in a control parameter space were also grouped, in most cases, in the corresponding perceptual spaces. In contrast, it were the distances between the groups within these spaces that changed. Also the sounds were analysed by signal processing techniques and through auditory periphery simulations. To this end, we developed an auditory periphery model with emphasis on the cochlear mechanics, using a non linear dynamical model with feedforward and feedbackward properties. This model was developed with the aim of reproducing dominant factors of cochlear transduction, for example, the saturation with intensity, the active mechanism of amplification and the masking curves among other capabilities. The parameters where successfully adjusted to reproduce typical human psychoacoustical experiments and data from physiological in vivo mammals experiments.

Castillo, Daniela Susana. "La inducción de E2F1 y E2F2 en respuesta al daño al ADN preserva la estabilidad genómica en células neuronales" (2015-03-30) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Agentes genotóxicos endógenos y exógenos amenazan continuamente la integridad de la estructura molecular del ADN. Dentro del sistema nervioso, respuestas apropiadas al daño al ADN son requeridas para mantener la homeostasis celular y prevenir enfermedades. Dado que las neuronas maduras son células post-mitóticas altamente diferenciadas que no pueden ser reemplazadas –en su gran mayoría– en caso de trauma o enfermedad, las mismas han seleccionado mecanismos para defender la integridad de su genoma, por ende asegurando su longevidad y funcionalidad de cara a dichas amenazas. Defectos en la respuesta al daño al ADN en células neuronales están comúnmente asociados a neurodegeneración. La identificación de factores neuroprotectores y de supervivencia neuronal es clave para la comprensión de la progresión de desórdenes neurodegenerativos y para el establecimiento de terapias para menguar las consecuencias neurológicas de tales enfermedades. La familia de factores de transcripción E2F fue originalmente involucrada en el desempeño de un rol crítico en el control del ciclo celular. Evidencias han dejado en claro que –dado a su plasticidad funcional– estos factores participan en la regulación de una plétora de procesos biológicos, que incluyen la respuesta celular al daño al ADN. El principal objetivo de este trabajo consistió en estudiar la participación de los miembros de la familia de factores de transcripción E2F en el mantenimiento de la integridad genómica en células neuronales, y evaluar su potencial papel como factores neuroprotectores. En esta tesis se demostró que E2F1 y E2F2, el último específicamente en células neuronales, son inducidos transcripcionalmente en respuesta al daño al ADN. Este mecanismo novedoso, el cual es común a la respuesta a diversos agentes genotóxicos y el cual se encuentra conservado en distintas especies, contribuye al incremento de los niveles proteicos de E2F1 y E2F2 como consecuencia de síntesis proteica de novo. Asimismo, se observó que E2F2 es estabilizado tempranamente por un mecanismo post-traduccional luego de injuria genotóxica al igual que fue reportado previamente para E2F1. Por lo tanto, existen dos mecanismos consecutivos en el tiempo que conducen al aumento de E2F1 y E2F2 luego de daño al ADN: la estabilización proteica por modificaciones post-traduccionales de la proteína E2F ya sintetizada, seguida de la inducción transcripcional del gen E2F y la consecuente síntesis proteica de novo. De esta manera, los factores E2F1 y E2F2 inducidos por daño al ADN contribuyen al mantenimiento de la integridad genómica y a la resistencia a la injuria genotóxica al promover la reparación del ADN, conllevando a una reducida respuesta apoptótica y a una incrementada supervivencia celular. Dichas respuestas las llevan a cabo al ejercer dos papeles diferentes. Primero, mediante un rol transcripcional que implica la expresión de genes que favorecen la supervivencia en respuesta al daño al ADN. Segundo, a través de un rol no-transcripcional, localizándose en sitios de lesión al ADN y promoviendo el reclutamiento de factores de reparación y proteínas remodeladoras de la cromatina. En resumen, las evidencias presentadas en este trabajo establecen a E2F1 y E2F2 como factores neuroprotectores implicados en el mantenimiento de la estabilidad genómica en células neuronales en respuesta a injuria genotóxica. Es importante enfatizar que se demostró por primera vez que E2F2 es inducido por estrés genotóxico y que cumple un rol crítico en la respuesta al daño al ADN. Palabras clave: células neuronales; estabilidad genómica; factor de transcripción E2F; reparación del ADN; respuesta al daño al ADN.

Abstract:
Endogenous and exogenous genotoxic agents continuously threat the integrity of the molecular structure of DNA. Within the nervous system, appropriate responses to DNA damage are required to maintain cellular homeostasis and prevent disease. Since mature neurons are highly differentiated post-mitotic cells that cannot entirely be replaced after disease or trauma, they have evolved mechanisms to defend their genome integrity, hence ensuring their longevity and functionality in the face of these threats. Defects in the DNA damage response in neurons are commonly associated to neurodegeneration. The identification of neuroprotective and prosurvival factors is key to the understanding of neurodegenerative disorders progression and the establishment of therapies to ameliorate the neurological consequences of these diseases. The E2F family of transcription factors was originally described to play a pivotal role in cell cycle control. It has become clear that –due to their functional plasticity– they participate in the regulation of a plethora of biological processes, including the cellular response to DNA damage. The main aim of the present study consisted in studying the participation of the members of the E2F family of transcripction factors in the maintenance of genomic integrity in neuronal cells, and to evaluate their potential role as neuroprotective factors. In this thesis it was shown that E2F1 and E2F2, the latter specifically in neuronal cells, are transcriptionally induced in response to DNA damage. This novel mechanism, which is general to the response to different genotoxic agents and is conserved amongst diverse species, leads to increased E2F1 and E2F2 protein levels as a consequence of de novo protein synthesis. Besides, it was demonstrated that E2F2 is early stabilized by a posttranslational mechanism upon genotoxic injury as it was previously reported for E2F1. Therefore, there are two consecutive mechanisms that lead to the upregulation of E2F1 and E2F2 following DNA damage: the posttranslational modifications of the already synthesized E2F and consequent protein stabilization, followed by E2F transcriptional gene induction and de novo protein synthesis. The resulting E2F1 and E2F2 act to promote DNA repair, leading to a reduced apoptotic response and an increased cell survival capability, thereby conferring resistance to genotoxic insult and cooperating in the maintenance of the genome integrity. These responses are performed by E2F1 and E2F2 through two different roles. First, a transcriptional function involving the expression of prosurvival genes in response to DNA damage. Second, a nontranscriptional role in which these E2Fs localize to sites of DNA lesion upon genotoxic stress, and promote the recruitment of DNA repair factors and chromatin modifying enzymes. In summary, the evidence presented in this work establishes E2F1 and E2F2 as neuroprotective factors implicated in the maintenance of genomic stability in neuronal cells in response to genotoxic injury. It should be emphasized that it was shown for the first time that E2F2 is upregulated following genotoxic stress and plays a critical role in the DNA damage response. Keywords: neuronal cells; genomic stability; E2F transcription factor; DNA repair; DNA damage response.

Marachlian, Emiliano. "Plasticidad dependiente de experiencia en la codificación de olores" (2015-03-30) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Desde los estímulos sensoriales que los organismos vivos sensan hasta la percepción interna que estos se hacen del mundo que los rodea, ocurren una serie de transformaciones que le permiten al individuo extraer información relevante y filtrar aquella que no tenga valor predictivo. El ejemplo del olfato es especialmente interesante pues los seres vivos deben ser capaces de decodificar del ambiente estímulos complejos y en continuo cambio. En ese contexto, la plasticidad cumple un papel fundamental dado que un estímulo puede ser percibido de maneras diferentes (dependiendo del estado motivacional y de la experiencia previa del individuo) permitiéndoles a los organismos adaptarse e ir ajustando la imagen interna de su entorno. En el presente trabajo se estudió, mediante experimentos de comportamiento e imaging de calcio, la plasticidad dependiente de experiencia en el lóbulo antenal (AL), primera etapa de procesamiento olfativo de la abeja Apis mellifera. Se observó que la experiencia con un olor recompensado afecta la representación de las mezclas que contienen dicho olor. Luego de la experiencia las mezclas son representadas en el AL de manera que se parecen más al olor recompensado y menos al olor sin valor predictivo. El significado neuronal y funcional de estos cambios sería que, luego de la experiencia, la representación modificada adopta más elementos que permiten codificar y reconocer al estímulo relevante. Además mediante simulaciones numéricas se propuso modelar las fuerzas sinápticas de las neuronas inhibitorias locales del AL para estudiar las propiedades de control de ganancia que estas infieren a la red. Describimos la dependencia que el control de ganancia tiene de las fuerzas sinápticas inhibitorias y del número de receptores que son reclutados por el estímulo. Mediante experimentos de imaging y farmacológicos describimos el aporte de las inhibiciones al control de ganancia en el lóbulo antenal de las abejas. Los mecanismos de control de ganancia y de plasticidad dependiente de experiencia son discutidos en términos de su contribución a la transformación que la información sensorial sufre desde los receptores en la prefería hasta la representación interna que permite su percepción.

Abstract:
Sensory stimuli are sensed at the periphery of the organisms and converted into its internal perception thanks to a series transformations that allows animals extract relevant information and filter out the one without predictive value. The olfactory system is an interesting example since living beings have to be able to decode the complex and varying olfactory stimuli from the environment to extract and recognize informative stimuli. In this context, plasticity plays an important role, since the same stimulus might be perceived differently depending on the motivational state or the specific experience of the individual. The possibility to adapt their olfactory perception allows animals keep their internal representation of the environment always tuned. In this work we combined behavior and calcium imaging experiments to study experience dependent plasticity in the antennal lobes, the first olfactory center in the brain of the honey bee Apis mellifera. We found that experience with a rewarded odor affects the representation of mixtures that contain that odor. After the experience the representation of the mixture is more similar to the representation of the rewarded component and less similar to the non-rewarded component. The meaning of the change is that the neural representation of the mixtures incorporates more elements that allow the recognition of the meaningful odor. Furthermore, by means of numerical simulations, we modeled the synaptic strength of the inhibitory local neurons in the AL to study the gain control properties of the network. We described how gain control depends on the stimulus strength and the number of receptors that are recruited by the stimulus. Parts of the conclusions obtained from the model were further tested in calcium imaging experiments combined with pharmacology to block the local inhibitory network. The mechanisms related with gain control and experience dependent plasticity are discussed in terms of their contribution to the transformation of the sensory information suffers from the receptors at the periphery to the internal representation that allows perception.

Alsina, Fernando Cruz. "Regulación negativa de las señales inducidas por los factores neurotróficos y sus receptores en neuronas en desarrollo" (2015-03-30) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Los factores neurotróficos son proteínas solubles principalmente conocidas por su participación en el mantenimiento, sobrevida, diferenciación y maduración sináptica de diferentes subpoblaciones neuronales. Distintas familias de factores neurotróficos han sido identificadas en el sistema nervioso de mamíferos, entre las que se destacan el grupo de las neurotrofinas (NGF, BDNF, NT3, NT4) y la familia del factor neurotrófico derivado de la glia (GDNF, NRTN, ARTN, PSPN). Las señales inducidas por estos ligandos involucran la activación de receptores conteniendo una actividad tirosina kinasa intrínseca, un evento de señalización clave para controlar la fisiología celular y orquestar el desarrollo del sistema nervioso. Un fuerte control y regulación de la actividad de los receptores tirosina kinasa (RTK) es crucial para garantizar la homeostasis celular y un apropiado desarrollo neuronal, ya que tanto alteraciones funcionales de estos receptores por mutaciones en los correspondientes genes como fallas en los mecanismos que restringen su activación, podrían contribuir a la patogénesis de ciertos tipos de cáncer y de enfermedades neurológicas. De esta manera, para evitar errores de señalización que finalmente lleven a comportamientos celulares aberrantes y patologías, los mecanismos celulares han evolucionado para permitir que apropiados niveles de activación de estos receptores sean alcanzados y mantenidos por un período de tiempo compatible con la inducción de una respuesta fisiológica. El objetivo de la presente tesis consistió en identificar y caracterizar nuevos mecanismos que restringen la activación de receptores para factores neurotróficos en neuronas en desarrollo, como una vía para entender la patogénesis de diferentes enfermedades neurológicas, y así contribuir al desarrollo de nuevas terapias regenerativas. Inicialmente, identificamos y caracterizamos a la proteína Sprouty4 como un inhibidor endógeno de la señalización y el crecimiento axonal inducidos por NGF y su receptor TrkA en neuronas sensoriales de los ganglios de la raíz dorsal (DRG). Por otro lado, nosotros también analizamos el rol de los miembros de la familia de proteínas Lrig – Lrig1, Lrig2 y Lrig3 – como moduladores endógenos del estado de activación de receptores para factores neurotróficos. Las proteínas Lrig pertenecen a una emergente superfamilia de proteínas transmembrana enriquecidas en sistema nervioso que contienen dominios inmunoglobulina (Ig) y repeticiones ricas en leucina (LRR - Leucine-rich repeats). En este sentido, identificamos a Lrig1 como un regulador negativo de la señalización y los efectos biológicos inducidos por BDNF y su receptor TrkB en neuronas hipocampales. Notablemente, hemos determinado que los ratones transgénicos deficientes para Lrig1 poseen una mayor arborización dendrítica en las neuronas piramidales del hipocampo que correlaciona con defectos en su comportamiento de interacción social, aportando nuevas evidencias de su relevancia fisiológica. Por último, realizamos experimentos que demuestran que los tres miembros de la familia Lrig, cooperarían para inhibir el crecimiento neurítico inducido por GDNF, controlando el estado de activación de su receptor tirosina kinasa Ret en células neuronales. De esta manera, en este trabajo de tesis doctoral hemos identificado nuevos determinantes moleculares relevantes para el control de la conectividad y el armado de los circuitos neuronales, a través de la regulación de procesos de crecimiento axonal y dendríticos inducidos por factores neurotróficos en el sistema nervioso central y periférico. Palabras clave: RTK, factores neurotróficos, Lrig, Sprouty4, NGF, BDNF, GDNF, Ret, TrkA, TrkB, hipocampo, ganglios de la raíz dorsal (DRG).

Abstract:
Neurotrophic factors are soluble proteins mainly known for their roles in the maintenance, survival, differentiation and synaptic maturation of different neuronal subpopulations. Different families of neurotrophic factors have been identified in the mammalian nervous system, including the neurotrophins (NGF, BDNF, NT3, NT4) and the glial cell-line derived neurotrophic factor family ligands (GDNF, NRTN, ARTN, PSPN). Signaling induced by these ligands involves the activation of receptors containing a tyrosine kinase intrinsic activity, a key event to control cell physiology and orchestrate the development of the nervous system. A tight control and regulation of the activity of receptor tyrosine kinases (RTK) are crucial to ensure proper cell homeostasis and neuronal development, as both functional alterations of these receptors by gene mutations and failures on the mechanisms that restrict their activation may contribute to the pathogenesis of certain types of cancer and neurological diseases. Therefore, to avoid signaling errors that could eventually lead to aberrant and pathological cellular behaviors, the cellular mechanisms have evolved to allow that appropriate signaling thresholds are reached and maintained for a period of time compatible with the induction of a physiological response. The aim of this thesis was to identify and characterize new mechanisms that restrict the activation of neurotrophic factor receptors in developing neurons, as a way to understand the pathogenesis of some neurological diseases, thus contributing to the development of new regenerative therapies. First, we identified and characterized Sprouty4 protein as an endogenous inhibitor of TrkA-dependent downstream signaling and NGF-induced axonal growth of primary dorsal root ganglia (DRG) sensory neurons. On the other hand, we also analyzed the role of Lrig protein family members – Lrig1, Lrig2 and Lrig3 – as endogenous modulators of neurotrophic factor receptor activation. Lrig proteins belong to a novel superfamily of transmembrane proteins enriched in nervous system containing immunoglobulin-like (Ig) and leucine-rich repeat domains (LRR). Here, we identified Lrig1 as a negative regulator of TrkB signaling and biological effects induced by BDNF in hippocampal neurons. Interestingly, we have determined that Lrig1-null transgenic mice have increased dendrite morphogenesis and dendritic arborization of CA1 and CA3 hippocampal pyramidal neurons, suggesting that Lrig1 could increase the repertoire of TrkB signaling outputs to allow hippocampal neurons to sculpt distinctive dendrite patterns. In addition, Lrig1 ablation was also associated with social motivation/interaction deficits, providing new insights into its physiological importance. Finally, we conducted a set of experiments showing that the three Lrig family members cooperate to inhibit GDNF-promoted neurite outgrowth by controlling the activation state of the tyrosine kinase receptor Ret in neuronal cells. In conclusion, in this manuscript we have identified novel molecular determinants, relevant to control connectivity and neural circuits assembly through the regulation of axonal and dendritic growth induced by neurotrophic factors in peripheral and central nervous system. key words: RTK, Neurotrophic factors, Lrig, Sprouty4, NGF, BDNF, GDNF, Ret, TrkA, TrkB, hippocampus, dorsal root ganglia (DRG).

Odeon, María Mercedes. "Consecuencias del estrés postnatal repetido y la exposición a etanol sobre la actividad del transportador de glutamato y la conducta en ratas" (2015-03-30) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La exposición a situaciones de estrés durante los primeros años de vida ha demostrado tener profundas consecuencias en el crecimiento y en el desarrollo de un individuo. Los efectos adversos tempranos aumentan el riesgo de sufrir estrés postraumático, depresión y adicción a las drogas de abuso, como el alcohol. Nuestro objetivo fue evaluar las consecuencias a nivel conductual, bioquímico y molecular del estrés postnatal crónico (EPC) y su posible reversión por un ambiente enriquecido en ratas adultas enfocándonos en la ingesta voluntaria de alcohol. Nuestros resultados mostraron que el EPC indujo la ingesta de etanol en ratas adultas, comportamiento que fue revertido por un ambiente enriquecido. Una vez puesto a punto este modelo experimental, se realizaron estudios de los parámetros bioquímicos y conductuales que lo subyacen. El EPC y la ingesta de etanol modificaron la captación de glutamato en dos áreas cerebrales y alteraron la expresión de los transportadores de glutamato, tanto gliales como neuronales. Los niveles basales de la hormona liberadora de corticotrofina, de la hormona adrenocorticotrofina y de la corticosterona también se vieron modificados en nuestro modelo. Por último, el EPC alteró la conducta de los animales en pruebas de conflicto, aumentando significativamente la exploración de los ambientes aversivos. En conclusión, el EPC induce la ingesta voluntaria de etanol y tiene consecuencias a nivel conductual afectando claramente al sistema glutamatérgico y al eje hipotálamo-hipófisis-adrenal.

Abstract:
Exposure to stress during the first years of life has been shown to have profound effects on the growth and development of an individual. Early adverse effects increase the risk of postraumatic disorder, depression and addiction to drugs of abuse, such as alcohol. Our objective was to assess the consequences on a behavioral, biochemical and molecular level of chronic postnatal stress (CPS) and its possible reversion by an enriched environment in adult rats focusing on voluntary alcohol intake. Our results showed that CPS induced ethanol intake in adult rats, a behavior that was reversed by an enriched environment. Once we got this model we wanted to begin the study of biochemical and behavioral parameters that underlie them. CPS and ethanol intake altered glutamate uptake in two different brain areas as well as the expression of glial and neuronal glutamate transporters. The basal levels of corticotrophin-releasing-hormone, adrenocrticotrophic hormone and corticosterone were also modified in our model. Finally, the CPS altered the animal’s behavior in conflict tests, increasing significantly the exploration of aversive environments. In conclusion, CPS induces voluntary ethanol intake and has consequences on a behavioral level and induces clearly alterations in the glutamatergic system and in hypothalamic-pituitary-adrenal axis

Bogetti, María Eugenia. "Neurotrofinas y neuroprotección en el SNC en desarrollo: rol del NGF y sus receptores tras un evento de hipoxia perinatal" (2015-04-09) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Los eventos hipóxicos que ocurren sobre el SNC en desarrollo, poseen consecuencias nocivas dada la alta vulnerabilidad del tejido nervioso a la falta de oxígeno. El presente trabajo estudia los efectos sobre el Téctum óptico en desarrollo de un evento hipóxico agudo normobárico sobre embriones de aves. Encontramos que la disminución de oxígeno en tales condiciones produce una discreta pero significativa muerte neuronal de fenotipo mayoritariamente apoptótico. Mediante la inmunomarcación observamos que existe un aumento en la expresión de NGF como estrategia de rescate celular frente a la injuria, mientras que ésta produce paralelamente una disminución en la activación del receptor TrkA. Este fenómeno es correlacionado con la muerte apoptótica observada a las 6 horas de reoxigenación. Observamos además un efecto neuroprotector por parte del NGF sobre las neuronas sometidas a hipoxia, efecto que se ve abolido en presencia de un inhibidor de la activación del receptor TrkA. Concluimos que el efecto neuroprotector ejercido por el NGF ante un evento de injuria hipóxica, posee al receptor TrkA como una molécula iniciadora clave y consideramos el momento de finalización de la hipoxia, como un período de susceptibilidad y regulación en el que el balance y estado de receptores, serían críticos en el destino de las células que sufren daño por hipoxia.

Abstract:
Hypoxic insults during CNS development have deleterious outcomes due to high vulnerability of nervous tissue to low oxygen concentration. In the present thesis, we analize the effects of a normobaric acute hypoxic event in the chick Optic Tectum embryo. We find that the low oxygen produces a discrete but significative neuronal death whose fenotype is mainly apoptotic. By immunohistochemistry technique, we determine that there is a significative increase in the NGF expression as a neuronal rescue strategy. In addition, the hypoxic injury produces a decrease in the TrkA receptor activation. This fact is correlationed with the apoptotic neuronal death observated 6 hours after reoxigenation. Additionally, we determine a NGF neuroprotector effect over neurons subject to hypoxic conditions. This condition is suppressed in presence of a TrkA activation inhibitor. We conclude that the NGF neuroprotector effect in presence of a hypoxic insult has the TrkA receptor, like an essential and initial molecule and we consider the hypoxia end like a susceptibility and regulation period. In this time, the receptors balance and state would be critic in the damaged neurons destiny in a hypoxic acute insult.

Expósito, Verónica. "Estudio de las redes neuronales asociadas a procesos cerebrales espontáneos, atencionales y de planeamiento motor en sujetos sanos y en pacientes neurológicos mediante técnicas de RMN funcional" (2015-04-16) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La resonancia magnética funcional (RMf) es una técnica indirecta de medición de la actividad neuronal. La investigación por RMf de la función cerebral tanto de forma modular como integrada en redes tiene repercusión en el estudio de la actividad cognitiva normal así como de los desórdenes neurológicos. En el presente trabajo utilizamos la técnica de RMf para dilucidar aspectos de la función cognitiva en personas sanas y dos poblaciones de pacientes con síndromes de desconexión. En el primer estudio evaluamos la representación cerebral del planeamiento de gestos de uso de herramientas con distintos componentes motores: involucrando principalmente articulaciones del brazo y codo -gestos proximaleso de mano y dedos -gestos distales-. Hallamos una representación topográfica distinta para cada tipo de gesto, lo cual es importante para entender el patrón de errores en la pantomima e imitación de gestos que se observa en pacientes con apraxia. En el segundo estudio investigamos la actividad de las redes cerebrales involucradas en atención interna y externa y la conectividad dentro y entre esas redes, en pacientes con desórdenes de conciencia. Encontramos una estructura colectiva de regiones que aumenta su respuesta con el nivel de conciencia y una indiferenciación en la estructura de redes antagónicas como la red de modo por defecto y la red atencional, cuya especialización mejora en forma no lineal conforme el paciente progresa.

Abstract:
Functional magnetic resonance imaging (fMRI) is a technique that allows for indirect measurement of neuronal activity. The research of brain function with fMRI both as modular and as integrated into networks has impact in the study of normal cognitive activity as well as of neurological disorders. In the present work we used fMRI to elucidate aspects of cognitive function in healthy people and in two populations of patients with disconnection syndromes. In the first study we evaluated the brain representation of planning tool-use gestures with different motor components: involving mainly arm and elbow joints (proximal gestures) or hand and finger joints (distal gestures). We found a different topographic representation for each gesture, which is important to understand the error pattern in pantomime and imitation of gestures observed in patients with apraxia. In the second study we investigated the activity in the brain networks involved in internal and external attention, and the connectivity within and between that networks, in patients with disorders of consciousness. We found a collective structure of regions that increase their responsiveness with the level of consciousness and a de-differentiation in the structure of antagonic networks such as default-mode network and attentional network, whose specialization recovers non-linearly as the patients progresses.

Suárez, Luis Daniel. "Estudio de la modulación de la expresión a largo plazo de una memoria durante la fase de consolidación" (2015-05-28) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Experimentos previos en el Laboratorio de Neurobiología de la Memoria mostraron que memorias que no se expresaban a causas de entrenamientos insuficientes o tratamientos con drogas amnésicas podían ser rescatadas si se las facilitaba durante su reconsolidación. Estos experimentos fueron interpretados, bajo la visión canónica de la teoría de modulación endógena de la consolidación, como casos de facilitación de la reconsolidación de memorias que no fueron completamente consolidadas. Sin embargo, una revisión de los experimentos publicados mostró que los resultados requerían para ser explicados apropiadamente asumir el acceso a la memoria cuya consolidación se consideraba incompleta, así como la generación y subsiguiente evaluación de una predicción; situación que no es compatible con los modelos clásicos de amnesia. El paradigma de memoria contexto-señal en el cangrejo de ría Neohelice granulata es un paradigma de memoria asociativa estudiado desde hace varios años en el Laboratorio de Neurobiología de la Memoria. La reciente caracterización en este paradigma de la fase de reconsolidación ha permitido desarrollar herramientas para controlar ciertos aspectos de la reactivación de la memoria durante la recuperación, en particular la realización de una predicción. En esta Tesis se empleó dicho paradigma para caracterizar algunos de los posibles mecanismos que controlan la expresión de memorias reactivadas. Se emplearon aproximaciones comportamentales y farmacológicas, utilizando drogas cuyos blancos de acción son a nivel subcelular (el factor de transcripción NF-κB) y a nivel de comunicación intercelular (receptores de acetilcolina de tipo muscarínicos), lo que permitió disociar algunos de los mecanismos que afectan diferencialmente la persistencia y la expresión de la memoria. Ante la dificultad de los modelos clásicos de explicar los fenómenos observados, propusimos un nuevo modelo de procesamiento de la información durante el aprendizaje que nos permite interpretar nuestros resultados en el marco de un posible valor funcional. Para fortalecer esta propuesta, exploramos también una serie de condiciones naturalistas que permitirían modular la capacidad de expresarse de una memoria durante la consolidación y durante la recuperación.

Abstract:
Previous experiments in the Laboratory of Neurobiology of Memory have shown that unexpressed memories after undertraining or treatments with amnesic drugs could be rescued if they were facilitated during their reconsolidation. These experiments were interpreted under the canonic view of the theory of endogenous modulation of memory consolidation as cases of enhancement of reconsolidation after a deficient consolidation. However, our later review of those experiments revealed that, in order to explain the results, it was necessary to assume the access to the memory as well the generation and evaluation of a prediction. This is incompatible with classic models of amnesia. The context-signal memory paradigm in the estuarine crab Neohelice granulata is an associative memory paradigm studied for several years in the Laboratory. The recent characterization in this paradigm of the reconsolidation phase has allowed the development of experimental tools to control some aspects of memory reactivation during retrieval, specially performing a prediction. These tools which did not exist in other paradigms at the beginning of this Thesis, make the context-signal memory paradigm ideal to answer this issue. This paradigm was used to characterize some of the potential mechanisms that control the expression of reactivated memories. We use behavioral and pharmacological approaches, with drugs that target processes at sub-cellular level (the activation of the transcription factor NF-κB) and at the level of interneuronal communication (muscarinic receptors of acetylcholine). Therefore, we were able to dissociate some of the mechanisms that differentially affect the persistence and expression of memory. Furthermore, because of the difficulty of classical models to explain the observed phenomena, we proposed a novel model of information processing during learning in order to interpret our results in the frame of a potential functional role. To strengthen this proposal, we studied also some naturalistic conditions that would allow modulating, during consolidation and retrieval, the capability of expression of a memory.

Adrover, Ezequiela. "Alteraciones del sistema glutamatérgico en un modelo de estrés prenatal" (2015-06-11) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El estrés experimentado durante la gestación tiene un gran impacto sobre el desarrollo del sistema nervioso fetal. Esta situación altera la capacidad del organismo para enfrentar estímulos estresantes y lo hace más vulnerable a expresar trastornos comportamentales y neuropsiquiátricos como el desorden de ansiedad, la depresión y la auto-administración de drogas. La mayoría de estas alteraciones han sido atribuidas a desbalances en los sistemas de neurotransmisión del cerebro. En los mamíferos, el glutamato es el principal neurotransmisor excitatorio del sistema nervioso central y participa en el desarrollo neuronal, en la integración de las funciones, promueve la plasticidad de las conexiones sinápticas y participa en los procesos de memoria y aprendizaje. En el sistema glutamatérgico la síntesis de glutamato, la regulación de los niveles de los receptores, la función de los transportadores y el control de la función sináptica en su conjunto dependen de la interacción entre las neuronas y las células gliales. Las alteraciones en el funcionamiento de los distintos componentes de la sinapsis glutamatérgica han sido asociadas con el desarrollo de desórdenes neurológicos como los déficits cognitivos, las psicosis, desordenes de aprendizaje y memoria, así como también con la esquizofrenia. Los estudios retrospectivos y prospectivos con humanos, al igual que las investigaciones con animales de experimentación han señalado que la exposición temprana a eventos adversos puede alterar la bioquímica del sistema glutamatérgico, así como también el comportamiento de los individuos en la edad adulta. Para evaluar el efecto del estrés prenatal sobre el metabolismo, la liberación y la captación del glutamato, se sometieron a estrés por inmovilización a ratas preñadas en su última semana de gestación. Se extrajo el cerebro de la cría adulta y se utilizaron la corteza frontal y el hipocampo para medir la síntesis de glutamato, los niveles de los receptores y de los transportadores del sistema y su función. Los resultados de los ensayos, que se exponen en este trabajo, indicaron que el estrés gestacional afecta los niveles de expresión de los trasportadores de glutamato en el cerebro de las crías macho, aumentando la cantidad de vGluT-1 en la corteza frontal y elevando el ARN mensajero y la proteína de GLT1 en el hipocampo. Paralelamente se registró en estos individuos un aumento de la recaptación de glutamato en la corteza frontal efecto que no se observó en el hipocampo. Estos cambios demuestran que la influencia del estrés gestacional es específica para cada área del cerebro y que produce cambios a largo plazo que alteran el sistema de neurotransmisión glutamatérgica. Palabras claves: estrés prenatal, sistema glutamatérgico, transportadores de glutamato, ratas Wistar.

Abstract:
Prenatal stress exerts a strong impact on fetal brain development in rats impairing adaptation to stressful conditions, subsequent vulnerability to anxiety, altered sexual function, and enhanced propensity to self-administer drugs. Most of these alterations have been attributed to changes in the brain neurotransmitter systems. Glutamate is the principal excitatory neurotransmitter in the mammalian central nervous system, participating in the integration of brain function and in synaptic plasticity, memory and learning processes. The glutamatergic normal function depends on the interactions between neurons and surrounding astroglia. This relationship is necessary for the synthesis of the amino acid, the regulation of the receptors and transporters levels and for the control of synaptic transmission. Due to this particular characteristic this brain system is considered a tri-partite synapse. Dysfunction of different components of the glutamatergic system, such as receptors, transporters and glutamate levels have been associated with development of several neurological disorders, e.g. cognitive deficits, psychosis, memory and learning problems, and schizophrenia. Evidences provided by animal research, as well as retrospective and prospective studies in humans, pointed out that exposure to adverse events in early life can alter adult behaviors and neurochemical indicators of glutamate activity, suggesting that the development of the glutamatergic system is sensitive to disruption by exposure to early stressors. To study the effect of prenatal stress on the glutamate metabolism, release and uptake pregnant rats were subjected to restrain stress during the last week of gestation. Brains of the adult offspring were used to assess glutamate synthesis and levels, as well as expression and function of glutamate receptors and transporters. While glutamate metabolism was not affected it was found that prenatal stress changed the expression of the transporters, thus, producing a higher level of vesicular vGluT-1 in the frontal cortex and elevated levels of GLT1 protein and messenger RNA in the hippocampus of adult male prenatally stressed offspring. In these animals, we also observed increased uptake capacity for glutamate in the frontal cortex. On the other hand, no such changes were observed in the hippocampus brain area. The results show that changes mediated by gestational stress on the adult glutamatergic system are brain region specific. Overall, prenatal stress produces longterm changes in this system that altered the synaptic transmission of the adult brain. Key words: prenatal stress, glutamatergic system, glutamate transporters, Wistar rat.

Molinas, Julieta. "Estudio de la toma de decisiones en un invertebrado: elección del lado de escape ante un estímulo de peligro de aproximación dorsal" (2015-06-18) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La comprensión de las bases neurales de la toma de decisiones es un reto importante en la neurobiología actual. Por la menor complejidad en sus comportamientos y sus cerebros, algunos invertebrados ofrecen buenas oportunidades para identificar e investigar principios neuronales subyacentes al proceso de toma de decisiones. En el cangrejo Neohelice granulata, por ejemplo, la actividad de neuronas cerebrales individuales frente a estímulos visuales que evocan claras respuestas comportamentales puede ser registrada intracelularmente en el animal vivo. La presentación de un estímulo looming (imagen de expansión bidimensional correspondiente a un objeto que se avecina) desde un costado del animal evoca escapes que de forma muy predecible se realizan con dirección opuesta al estímulo. Sin embargo, ante un objeto que se aproxima exactamente desde arriba o looming dorsal (LD), el animal responde más tardíamente y su dirección de escape hacia uno u otro lado parece ser impredecible. Tanto la impredictibilidad del comportamiento como el retardo del inicio de la respuesta sugieren un proceso de decisión en la elección por el lado hacia el cual escapar. Esto, conjuntamente con las posibilidades de indagar en los mecanismos neuronales en que se sostiene al menos parte de ese comportamiento, estimularon el desarrollo de un paradigma para el estudio de toma de decisiones. En el transcurso de esta tesis, hemos desarrollado y luego utilizado tal paradigma para investigar diversos aspectos del proceso de la elección por el lado de escape que efectúa el animal. Los principales resultados muestran: a) una caracterización meticulosa del comportamiento de elección del lado de escape ante el LD; b) la persistencia en la elección de lado en decisiones sucesivas a nivel grupal o individual; c) los efectos de asimetrías visuales contextuales de variables tales como el grado de iluminación, polarización de la luz y formas de objetos, sobre la elección del lado de escape; d) la modificación de la elección por el lado de escape como resultado del aprendizaje (condicionamiento de evitación activa); e) la posible participación de un grupo particular de neuronas del cerebro del animal en el proceso de la elección por el lado de escape. Finalmente, formulamos un modelo sencillo de competencia interocular para la decisión del lado de escape que conforma y permite interpretar el conjunto de los principales resultados comportamentales y electrofisiológicos que hemos obtenido a lo largo de esta tesis.

Abstract:
Understanding the neural basis of decision-making is an important challenge in today´s neurobiology. For the less complexity of their behavior and brains, some invertebrates offer good opportunities to identify and investigate underlying neural principles of the decision- making process. In the crab Neohelice granulata, for example, the activity of individual brain neurons evoked from visual stimuli that provokes clear behavioral responses, can be registered intracellularly in the live animal. The presentation of a looming stimulus (two-dimensional image expansion corresponding to an object approach) from one side of the animal, evokes highly predictable escape runs directly away from the stimulus. However, when an object approaches straight from above or dorsal looming (LD), the animal takes longer to respond and the escape direction seems to be unpredictable. Both the unpredictability of the behavior and the delay to respond suggests that the escape direction involves a decision making process. This, together with the possibility to investigate the neural mechanisms that holds at least part of this behavior, stimulated the development of a paradigm for the study of decision making. In the course of this thesis, we developed and then used this paradigm to investigate various aspects of the election process for the side choice made by the animal. The main results show: a) a thorough characterization of side escape behavior to the LD; b) persistence in choosing side in successive decisions at group or individual level; c) the effects of visual contextual asymmetries of different variables (such as the degree of illumination, polarization of light and the shape of objects) on the choice of side escape; d) modification of the election by the side escape as a result of learning (active avoidance conditioning); e) the possible involvement of a particular group of neurons of the brain, during the process of side escape choice. Finally, we formulate a simple model of interocular competence for the decision of side escape choice that conforms and allows us to interpret all the major behavioral and electrophysiological results we have obtained throughout this thesis.

Ferrero, Florencia Victoria. "Función de las protocadherinas en cluster alfa en interacciones intercelulares" (2015-06-29) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Las protocadherinas en cluster (Pcdh) son un grupo de glicoproteínas de la superficie de las neuronas que se expresan en regiones específicas del sistema nervioso central (SNC) de los vertebrados (cerebro, corteza, bulbo olfatorio, médula espinal, hipocampo). Dada su similitud con otras moléculas de adhesión (pertenecen a la superfamilia de las Cadherinas, involucradas en adhesión celular dependiente de calcio -Ca(2+)- y a que su presencia está enriquecida en las sinapsis, podrían ayudar a determinar la especificidad de algunas conexiones sinápticas. Su función es aún desconocida. Consisten en más de 50 genes, codificados por tres clusters de genes muy relacionados entre sí: alfa, beta y gama. A través de splicing alternativo se generan múltiples isoformas alfa y gama, lo que potencialmente genera una enorme variabilidad en moléculas de la superficie celular. La expresión combinada de estas variantes podría ayudar a establecer, hasta cierto punto, la identidad neuronal. Se sabe que neuronas individuales expresan distintas isoformas de Pcdh en forma monoalélica y estocástica, a excepción de la isoforma c2. En este trabajo de tesis intentamos comenzar a comprender el rol biológico de esta diversidad. Logramos determinar que las isoformas Pcdh alfa 4 y c2 entablan interacciones intercelulares exclusivamente homofílicas. Este hallazgo tiene importantes implicancias respecto del posible rol de las Pcdh en la generación de diversidad neuronal ya que es compatible con modelos de interacción proteína-proteína que conducen a la distinción entre terminaciones “propias” y “no propias” de las neuronas. Además, encontramos indicios de que ciertas isoformas de Pcdh podrían tener comportamientos diferentes respecto de otros miembros del mismo cluster. Por ejemplo, en cultivos celulares donde sobreexpresamos la isoforma alfa c2, esta muestra una mejor localización en los contactos célula-célula a medida que transcurre el tiempo, a diferencia de lo que ocurre con las isoformas alfa 4 o alfa 8. A pesar de que, como mencionamos más arriba, estas proteínas pertenecen a la superfamilia de las cadherinas y conservan algunos motivos típicos de las mismas, observamos que se comportan distinto de las cladherinas clásicas. Comparando las isoformas de Pcdh alfa con la cadherina clásica E-cadherina (Ecad), logramos demostrar que no están involucradas en procesos de reciclado de la membrana plasmática, que no median una fuerte adhesión célula-célula, y que el Ca2+ no parece afectar su localización en los contactos célula-célula ni su procesamiento proteolítico. Por otro lado, encontramos que las Pcdh alfa pueden sufrir proteólisis en la membrana de una manera similar a la de las cadherinas clásicas. Nuevamente observamos diferencias entre las Pcdh, esta vez en el nivel de clivaje proteico entre distintas isoformas de Pcdh del cluster alfa. Palabras clave Protocadherina, cluster, adhesión, homofílico, interacción célula-célula

Abstract:
Clustered protocadherins (Pcdh) are a group of neuronal surface glycoproteins that are expressed in specific regions of the central nervous system (CNS) of vertebrates (brain cortex, olfactory bulb, spinal chord, hippocampus). Because of their similarity with other adhesion molecules (they belong to the Cadherin superfamily, involved in calcium -Ca(2+)- dependent cell adhesion) and enriched presence at synapses, they could be involved in determining the specificity of some synaptic connections. Their function remains unknown. They consist of over 50 genes encoded by three closely related gene clusters: alpha, beta and gamma. Alternative splicing generates multiple alpha and gamma isoforms, potentially producing enormous variability in cell surface molecules. The combinatorial expression of these variants could help to establish, to some extent, neuronal identity. It is known that single neurons express Pcdh isoforms monoallelically and stochastically, with the exception of the "c2 type" isoform. In this project we attempted to begin to understand the biological role of this diversity. We were able to establish that Pcdh alpha 4 and c2 isoforms engage exclusively in homophilic intercellular interactions. This finding has important implications regarding a possible role for Pcdh in the generation of neuronal diversity because it is compatible with protein-protein interaction models that lead to distinction of “self” and “non-self” projections from neurons. Also, we found evidence that certain Pcdh isoforms may have a different behaviour from other members of the same cluster. For example, when we overexpress the alpha c2 isoform in cultured cells, it shows a better localization to cell-to-cell contacts over time, unlike what happens for alpha 4 or alpha 8 isoforms. Even though, as we mentioned above, this proteins belong to the cadherin superfamily and they posses some of their typical motifs, we observed they behave differently from classic cadherins. By comparing Pcdh alpha isoforms against Ecadherin (Ecad), we could demonstrate that they are not involved in membrane recycling processes, that they do not mediate strong cell-cell adhesion and that Ca2+ does not seem to affect their localization to cell-cell contacts nor their proteolytic processing. On the other hand, we found that Pcdh alpha can undergo proteolysis at the cell membrane in a way similar to that of classic cadherins. Again, we observed differences among Pcdh, this time at the level of protein cleavage between different Pcdh alpha isoforms. Key words Protocadherin, cluster, adhesion, homophilic, cell-cell interaction

Petracca, Yanina Luján. "Neuronas espinales que contactan el canal central: identificación de neurogénesis tardía en la médula espinal embrionaria" (2015-07-17) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Uno de los problemas fundamentales en la neurobiología del desarrollo es cómo el neuroepitelio embrionario da lugar a la llamativa diversidad celular. Mi tesis de doctorado tiene por objetivo identificar la contribución de eventos neurogénicos embrionarios tardíos a la diversidad neuronal. Descubrimos que el canal central de la médula espinal del ratón contiene células que se originan en estadios embrionarios avanzados y determinamos su identidad como las Neuronas que contactan el líquido cerebroespinal (CSF-cNs). Las CSF-cNs expresan los factores de transcripción Gata2/3, y no pertenecen a las poblaciones neuronales embrionarias previamente descriptas. Se distinguen por la expresión del canal iónico PKD2L1 y tienen propiedades activas de membrana, aunque inmaduras. Las CSF-cNs comienzan su diferenciación en estadio E14 en el ratón, momento en el cual en la médula espinal predomina la producción de oligodendrocitos y astrocitos. Mediante un análisis de marcadores moleculares, encontramos que la mayoría de las CSF-cNs derivan de progenitores ventrales “p2”, especificación controlada por mecanismos genéticos distintos de aquellos que gobiernan la neurogénesis temprana en este dominio. Identificamos asimismo, un segundo grupo de progenitores de CSF-cNs que se origina y ubica en el polo ventral del neuroepitelio espinal. El estudio de este grupo demostró que existen al menos dos sub-poblaciones de CSF-cNs que se diferencian en su ontogenia, propiedades electrofisiológicas y ubicación. En resumen, mi tesis demuestra que en el cordón espinal existe neurogénesis concomitantemente con la gliogénesis, se determinó la identidad de las neuronas producidas y algunos reguladores diferenciales de su especificación. Palabras claves: Desarrollo, Neurogénesis, Tubo Neural, Médula Espinal, Canal Central.

Abstract:
One of most important questions in developmental neurobiology is how the embryonic progenitors of the neural tube give rise to the wide variety of specialized cells that make up the central nervous system. The general aim of my Ph.D. thesis is to analyze the contribution of late-embryonic neurogenic events to neuronal diversity. We found late-born cells surrounding the central canal of the mouse spinal cord and we identified them as Cerebrospinal Fluid-contacting Neurons (CSF-cNs). The CSF-cNs express the transcription factors Gata2/3 and are a novel population of cells, which do not belong to previously characterized embryonic neuronal classes. They selectively express the ionic channel PKD2L1 and display active membrane properties although, with immature characteristics. In the mice, the differentiation of CSF‐cNs begins at stage E14 when oligo/astrogliogenesis is predominant. Our molecular analyses revealed that most CSF-cNs originate from ventral "p2" progenitors and that their specification is controlled by genetic mechanisms different from those involved in early neurogenesis from the same domain. In addition, we identified a second pool of CSF-cNs progenitors on the ventral pole of the spinal neuroepithelium. The analysis of this group demonstrates the existence of at least two subpopulations that are distinct in their ontogeny, electrophysiological properties and location. In summary, this work found that neurogenesis in the spinal cord during the gliogenic period give rise to CSFcNs and also identified key regulators of their specification. Key Words: Development, Neurogenesis, Neural Tube, Spinal Cord, Central Canal

Maur, Damián Gustavo. "Participación del óxido nítrico en las alteraciones comportamentales y neuroendócrinas inducidas por estrés prenatal" (2015-08-21) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Durante el desarrollo prenatal los organismos son vulnerables a factores que pueden afectar su homeostasis. Ha sido demostrado que el estrés durante la preñez tiene efectos en la descendencia que pueden perdurar hasta la adultez, afectando numerosos procesos fisiológicos. Sin embargo, los mecanismos subyacentes aún no han sido completamente dilucidados. El objetivo de esta tesis fue estudiar la participación del óxido nítrico (NO) en las alteraciones comportamentales y neuroendócrinas inducidas por estrés prenatal (EP). Se observó un incremento en el comportamiento de tipo ansiogénico y un peor desempeño en una tarea de aprendizaje asociativo en machos EP que revirtió parcialmente con un dador de NO. Se detectó una disminución de la óxido nítrico sintasa (NOS) en el hipocampo de machos adultos, mientras que en las hembras no se encontraron cambios. En el hipotálamo se observó un incremento en nNOS en hembras EP, mientras que en los machos no se observaron cambios. La exposición a estrés agudo en la adultez estimuló el incremento de corticosterona en plasma, que revirtió más lentamente en los machos EP que en los controles. En las hembras, la recuperación fue más rápida en las EP que en controles. El tratamiento con un dador de NO atenuó la respuesta al estrés en ambos grupos de hembras y en los machos EP, pero no en los controles, en los que facilitó la reversión. El tratamiento con un inhibidor de nNOS anuló en todos los grupos la reversión de la corticosterona a niveles basales luego del estrés agudo. Por lo tanto, la señalización mediada por NO estaría involucrada en las alteraciones conductuales y neuroendócrinas descriptas en este modelo.

Abstract:
During prenatal development organisms are vulnerable to factors that can affect homeostasis. It has been established that stress during pregnancy affects many physiological processes in the offspring that persist in adulthood. However, the underlying mechanisms have not been fully ellucidated. The objective of this thesis was to study the role of nitric oxide (NO) in the behavioural and neuroendocrine alterations induced by prenatal stress (PS). An increase in anxiety-like behaviour and an impairment in associative learning in male PS rats were found. Treatment with a NO donor partially reverted these changes. There was a decrease in hippocampal nitric oxide synthase (NOS) in male adults, without changes in females. Levels of hypothalamic nNOS in PS female rats were increased, while in male rats there were no changes. Acute stress exposure in adulthood led to an increase in plasma corticosterone levels that reverted slower in PS males than controls. Treatment with a NO donor atenuated stress response in both female groups and in PS males, while in control males it facilitated reversion. Treatment with a nNOS inhibitor blocked the revertion of corticosterone levels to basals after stress in all experimental groups. Therefore, NO mediated signaling would be involved in the behavioural and neuroendocrine alterations here described.

Trinchero, Mariela Fernanda. "Efectos del envejecimiento en la maduración e integración funcional de células granulares nacidas en el hipocampo adulto" (2015-08-25) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Existen dos zonas neurogénicas en el cerebro adulto. Una es la zona subventricular que da origen a interneuronas del bulbo olfatorio y otra es la zona subgranular del giro dentado del hipocampo que genera células granulares (CGs). Las CGs nacidas en animales jóvenes se desarrollan y maduran por varias semanas, durante las cuales establecen conexiones funcionales aferentes y eferentes, adquiriendo la capacidad de procesar información. Para estudiar de qué manera este proceso es alterado por la edad se marcaron células progenitoras neurales (CPNs) de ratones de distintas edades con la proteína fluorescente verde y se analizó su morfología a distintos tiempos post-inyección, obteniéndose así las curvas de maduración para neuronas nacidas en en distintos momentos. A partir de este análisis se pudo observar que a medida que avanza la edad, la tasa de maduración se ralentiza, notándose un mayor efecto en las primeras semanas del desarrollo de estas neuronas. A medida que el ratón envejece presenta niveles decrecientes de actividad basal del giro dentado que correlaciona con un desarrollo neuronal más lento. A pesar de dicho retraso, experimentos de electrofisiología demostraron que estas neuronas son capaces de integrar un estímulo excitatorio y disparar potenciales de acción de modo comparable a la de neuronas nacidas en el animal adulto joven. Para comprender las bases del efecto del envejecimiento en el desarrollo neuronal se plantearon diversas manipulaciones experimentales para modular su tasa de maduración. En primer lugar se sometió a los ratones envejecidos a ejercicio voluntario y se observó que este tratamiento aceleró la maduración neuronal en animales envejecidos, con efectos más dramáticos en animales más viejos. Los niveles del factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF) se encuentran disminuidos en hipocampos de animales envejecidos, y los hipocampos de ratones corredores presentan mayores niveles de BDNF comparados con los sedentarios, indicando un posible efecto de este factor neurotrófico en el desarrollo neuronal de ratones envejecidos que realizan ejercicio físico. Para determinar si un efecto de aceleración de la maduración puede estar relacionado con la propia actividad eléctrica de las neuronas en desarrollo, se utilizó la transducción retroviral de receptores sintéticos acoplados a proteína G para activarlas en forma intrínseca. Esta manipulación también revirtió el efecto provocado por el envejecimiento. Para investigar el rol del BDNF en el desarrollo neuronal de animales envejecidos se utilizó la técnica de ARN de interferencia (short hairpin ARN) para Lrig1, un modulador negativo de la vía de BDNF. Se observó un aumento en el efecto dendritogénico en las CGs que sobreexpresan el shLrig1 en animales envejecidos. Esto sugiere un rol clave de la vía del BDNF en el desarrollo neuronal. Estos resultados demuestran que tanto la actividad del nicho neurogénico como la propia actividad de la célula cumplen un rol crucial en la tasa de maduración de las CGs. Palabras claves: Envejecimiento, neurogénesis adulta, desarrollo neuronal, plasticidad neuronal, ejercicio voluntario, actividad neuronal, BDNF.

Abstract:
Neurogenesis exists in two restricted zones in the adult brain: the subventricular zone that gives rise to interneurons in the olfactory bulb, and the subgranular zone of the dentate gyrus that generates granule cells (GCs). In the young adult brain, new GCs develop for several weeks. As they mature they establish functional afferent and efferent connections thus becoming able to process information. To study how aging affects this process, neural progenitor cells (NPCs) were labeled mice at different ages from young adult to middle age using retroviral expression of the green fluorescent protein (GFP), and their morphology was analyzed at different times post-injection. We observed that maturation rate decreases as mice get older. During the first weeks of neuronal development there is a striking delay in the maturation of GCs born in aging mice compared to young ones. Moreover, older mice present lower levels of basal activity in the dentate gyrus that correlate with a slower development of newborn GCs. Despite the observed delay in neuronal maturation in aging mice, electrophysiological recordings showed that 6-weekold neurons are able to integrate an excitatory stimulus and fire action potentials. To better understand the effect of aging in neuronal development we used different approaches to modulate neuronal maturation in the aged hippocampus. First, voluntary exercise in the running wheel accelerated the rate of maturation in aging mice, with more dramatic effects in older animals. Brain-derived-neurotrophic factor (BDNF) levels in the hippocampus also decay as mice get older. However, the hippocampus of running mice presents higher levels of BDNF compared to sedentary mice. These results suggest a connection between BDNF levels and the effects of the running wheel. To determine whether an acceleration of maturation is related to an increase in intrinsic electrical activity of developing neurons, NPCs were transduced with a retrovirus expressing G-coupled synthetic receptors to activate neurons. Chronic neuronal activation also prevented the effects of aging on the newborn GCs. In order to study the participation of BDNF in neuronal development in aging mice, shRNA was used against Lrig1, a negative regulator of BDNF. An increase in dendritogenesis was observed in GCs overexpressing shLrig1 in aging mice. This finding suggests a key role of BDNF signaling in the development of GCs born in aging mice. These results show that both the state of the neurogenic niche and the intrinsic activity of the cells have a crucial role in the rate of maturation of GCs. Key Words: Aging, adult neurogenesis, neuronal development, neuronal plasticity, running, neuronal activity, BDNF.

Mininni, Camilo Juan. "Rol de la corteza prefrontal y el área tegmental ventral en la toma de decisiones" (2016-03-08) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La corteza prefrontal (CPF) y el área tegmental ventral (ATV) son regiones cerebrales clave dentro del circuito neuronal del refuerzo. La CPF integra información multisensorial e información relacionada sobre recompensas y orquesta la conducta a través de sus conexiones con estructuras motoras. Por otro lado, el ATV codifica información acerca de recompensas y estímulos condicionados, y ejerce efectos modulatorios sobre la CPF que permiten la correcta ejecución de numerosas tareas cognitivas. Sin embargo, los mecanismos subyacentes a la interacción CPF-ATV no han sido esclarecidos. En la presente tesis se estudió el rol que desempeñan la CPF y el ATV en la codificación de estímulos condicionados, en el contexto de una toma de decisión. Para ello se registraron simultáneamente poblaciones de neuronas de CPF y ATV de ratas mientras realizaban una discriminación auditiva en un paradigma GO/NOGO. Las neuronas de CPF y ATV aumentaron su tasa de disparo preferencialmente durante la presentación de los estímulos sonoros asociados con la recompensa. En el ATV se encontró una subpoblación de neuronas que responden de manera rápida y transitoria durante el inicio del estímulo, y otra subpoblación de respuesta más lenta y persistente, que codifica la respuesta conductual elegida. Por otro lado, las neuronas de CPF incrementaron tanto su capacidad máxima de codificar información (CI), como la información sobre la clase del estímulo presentado. El aumento en CI ocurrió de manera eficiente, y tanto la CI como la eficiencia del aumento fueron directamente proporcionales a la tasa de disparo del ATV. Lo observado es explicado en términos de un modelo computacional en donde el aumento eficiente de CI en la CPF ocurre debido a dos factores: un aumento en la tasa de disparo ocasionada por el estímulo condicionado, y una decorrelación inducida por el disparo de las neuronas del ATV. Los resultados obtenidos demuestran que la interacción CPF-ATV instancia mecanismos que permiten la codificación eficiente de información relevante en la actividad ruidosa de las poblaciones de neuronas.

Abstract:
The prefrontal cortex (PFC) and ventral tegmental area (VTA) are key brain regions within the neural circuit of reward. The PFC integrates multisensory and reward-related information, and orchestrate behavior through its connections with motor structures. On the other hand, the VTA conveys information about reward and conditioned stimuli, and exerts modulatory effects onto the PFC, enabling the proper execution of several cognitive functions. Nevertheless, the underlying mechanisms behind the PFC-VTA interaction have not been elucidated. In this work I studied the role carried by the PFC and VTA during conditioned stimuli coding in decision making context. To that end, neural populations from PFC and VTA were recorded simultaneously in rats performing in a sound discrimination task under a GO/NOGO paradigm. Neurons from PFC and VTA increased their firing rate preferentially during presentation of reward-associated stimuli. In VTA a subpopulation of neurons displayed a fast and transient response during stimuli onset, while another subpopulation displayed a slower, persistent response related to the selected behavioral response. On the other hand, PFC neurons increased both their maximum information coding capacity (IC) and the information conveyed about the identity of the conditioned stimulus. The growth in IC occurred in an efficient way, and both IC and the efficiency in IC growth were proportional to the VTA firing rate. These results are explained in terms of a computational model where efficient IC growth occurs as the result of two factors: an increase in firing rate due to the presentation of the conditioned stimuli, and a decorrelation induced by the firing of VTA neurons. These results demonstrate that the PFC-VTA interaction instantiate mechanisms that enable the efficient coding of relevant information in the noise activity of neuron populations.

Paz, Luciano. "Ensamblando operaciones mentales. Desarrollo de un marco teórico y computacional para la toma de decisiones humanas" (2016-03-15) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
A lo largo de esta tesis, estudiamos el problema de la toma de decisiones en el cerebro. Nuestro enfoque fue abarcativo, intentando analizar las diversas escalas del problema, desde modelos neurofisiológicos para decisiones sencillas hasta el encadenamiento de decisiones individuales para formar programas complejos. Es claro que el cerebro es una máquina capaz de realizar cómputos de manera flexible y versátil, pero que además presenta circuitos especializados en ciertos cómputos específicos como el trazado visual de una curva, la detección de la orientación, del contraste, del mo- vimiento, etc. Estos circuitos configuran una red de procesadores especializados, capaces de operar en paralelo pero que para realizar los cómputos flexibles y versátiles, a veces deben encadenarse de forma serial. Los mecanismos específicos detrás del encadenamiento de las operaciones `elementales' del cerebro son mayormente desconocidos. Durante esta tesis ex- ponemos los requisitos computacionales que deben ser satisfechos para que las operaciones configuren programas comportamentales flexibles y complejos. Actualmente se tiene un conocimiento bastante detallado del mecanismo subyacente a las decisiones perceptuales. A partir de registros electrofisiológicos en monos y ratas que fueron entrenados para hacer tareas de discriminación perceptual, se observó que existen neuronas sensibles a las categorías que se deben responder, cuya actividad rampea hasta un nivel donde señalan la decisión. Esto se interpreta como que las neuronas integran evi- dencia sensorial ruidosa hasta alcanzar un nivel de certeza suficiente como para decidir. Esta interpretación se deriva de la estrategia de inferencia bayesiana óptima para toma de decisiones en presencia de ruido, que reproduce varias de las observaciones experimenta- les. Sin embargo, no está claro cómo es que esta inferencia se instancia en el cerebro, ni a nivel algorítmico ni neurofisiológico. En esta tesis estudiamos una propuesta particular, la inferencia aproximada por un proceso de muestreo de una distribución de probabilidad. Estudiamos este mecanismo al nivel neurofisiológico, implementando una red de neuronas que forman varios atractores dinámicos. En particular, nos enfocamos en cómo es que esta implementación permite codificar de forma natural la medida de la confianza que tienen los sujetos en la elección que tomaron. La confianza, junto al tiempo de respuesta y la tasa de errores, es uno de los observables del proceso de toma de decisión que fueron estudiados por psicólogos y neurocientíficos cognitivos. Se considera que es una medida interna crucial para el comportamiento, desde la política de toma decisiones hasta la modulación del aprendizaje en tareas complejas, cuyas bases neurofisiológicas siguen siendo mayormente desconocidas. Por último, extendemos la implementación del proceso de muestreo para explicar, al nivel algorítmico, una forma de encadenamiento de decisiones individuales. En particular, estudiamos cómo es que chicos de entre 6 y 7 años se desempe~nan en un juego sencillo de planeamiento. Proponemos un mecanismo de encadenamiento de acciones individuales (proceso de planeamiento o de búsqueda) que nos permite ajustar el desempe~no de los chicos en la tarea. Más importante aún, nos permite sondear las estrategias de los chicos para orientar o sesgar la búsqueda de cadenas de acciones (el mecanismo de asignación de valor de las acciones o la heurística). Palabras clave: Toma de decisiones, confianza, planeamiento, inferencia, computabili- dad

Abstract:
During this thesis, we studied decision making in the brain. We used a broad approach, attempting to analyze the various scales of decision making, from neurophysiological models for simple decision to chains of many individual decisions that form complex behavioral programs. It is clear that the brain is capable of performing flexible and versatile computations on demand, but also has specialized circuits devoted to specific operations such as curve visual tracing, orientation detection, contrast or movement sensing, etc. These circuits form a network of specialized processors, capable of parallel operations but to retain flexibility, they must sometimes work in serial manner. The specific mechanisms that underly the chaining of the brain's `elemental' operations is mostly unknown. During this thesis, we expose the computational requirement that must be satisfied to allow the operations to configure flexible and complex behavioral programs. Presently, the underlying mechanism behind perceptual decisions is known with a lot of detail. It was seen in electrophysiological recordings in monkeys and rats that were trained to perform perceptual discrimination tasks, that there are neurons, sensitive to the response category, whose activity ramps to a level that signals the decision. The neurons' ramping is interpreted as a noisy sensory evidence integration, which continues up to a level of certainty that is sufficient to decide. This interpretation derives from the optimal bayesian inference decision strategy, which is also able to reproduce various experimental observations. However, it is still unclear how the inference is instantiated in the brain at both the algorithmic and neurophysiological levels. In the present thesis, we study a particular proposal: inference is approximated by a sampling process. We study this mechanism at the neurophysiological level by implementing a network of neurons that form dynamic attractors. In particular, we study how this implementation is able to naturally encode a measure of the confidence subjects have in their decision. Confidence, along with response time and error rates, is one of the behavioral observables of the decision making process that have been studied by psychologists and cognitive neuroscientists for many decades. Confidence is considered a measure that subjects rely on to shape their behavior, from the decision making policy to the modulation of complex task learning, and whose neurological underpinning is mostly unknown. Finally, we extend the implementation of the sampling process to explain, at the algo- rithmic level, a form of simple decision chaining. In particular, we study how children, that have between 6 and 7 years of age, play a simple planning game. We propose a mechanism of action chaining (planning process or search process) that allows us to fit children's task accuracy. More importantly, we are able to probe the strategies that children use to shape their plans of action chains (the action value assignment mechanism or heuristic). Keywords: Decision making, confidence, planning, inference, computability

Temprana, Silvio Gabriel. "Mapeo espacio-temporal de la conectividad postsináptica en neuronas jóvenes del hipocampo adulto" (2016-03-22) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Las células granulares en desarrollo en el giro dentado adulto (nCGs) atraviesan un periodo crítico de exacerbada excitabilidad y plasticidad sináptica antes de alcanzar la madurez. Se desconoce el impacto que estas nuevas unidades de procesamiento tienen en el circuito preexistente del giro dentado. En este trabajo combinamos la utilización de optogenética, electrofisiología en rodajas y quemogenética in vivo para activar nCGs de diferentes edades y analizar el reclutamiento de sus redes postsinápticas. Observamos que nCGs inmaduras (4 semanas de edad) reclutan eficientemente blancos distales en el área CA3 pero fallan en activar interneuronas proximales responsables de la inhibición feedback. A medida que atraviesan el proceso de maduración, las nCGs comienzan a activar circuitos de retroalimentación GABAérgica controlando el disparo de CGs vecinas, un mecanismo que podría promover la codificación dispersa de inputs. Dicho control inhibitorio impacta sólo débilmente en poblaciones de nCGs jóvenes. Simulaciones computacionales revelan que este retraso en el acoplamiento de las nCGs a los circuitos de retroalimentación negativa podría tener un rol crucial con el objetivo de lograr una representación dispersa de inputs nuevos en el giro dentado.

Abstract:
Developing granule cells (nGCs) of the adult dentate gyrus undergo a critical period of enhanced activity and synaptic plasticity before becoming mature. The impact of developing nGCs on the activity of preexisting dentate circuits remains unknown. Here we combine optogenetics, acute slice electrophysiology, and in vivo chemogenetics to activate nGCs at different stages of maturation to study the recruitment of local target networks. We show that immature (4-week-old) nGCs can efficiently drive distal CA3 targets but poorly activate proximal interneurons responsible for feedback inhibition (FBI). As nGCs transition toward maturity, they reliably recruit GABAergic feedback loops that restrict spiking of neighbor GCs, a mechanism that would promote sparse coding. Such inhibitory loop impinges only weakly in new cohorts of young nGCs. A computational model reveals that the delayed coupling of nGCs to FBI could be crucial to achieve a fine grain representation of novel inputs in the dentate gyrus.

Etchemendy, Pablo Esteban. "Estudio de la codificación de las características temporales del sonido mediante experimentos psicofísicos y modelado computacional de la periferia auditiva" (2016-03-29) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El sistema auditivo utiliza dos mecanismos fundamentales para la percepción de altura tonal. Uno de ellos (conocido como "tonotópico", "espectral" o "de lugar") se basa en la capacidad de separar frecuencias que posee la membrana basilar: la misma muestra un patrón de excitación con máxima amplitud en un determinado lugar, en función de la frecuencia del estímulo sonoro. El otro (conocido como "mecanismo temporal") se basa en la capacidad de las neuronas del nervio auditivo de generar potenciales de acción sinápticos sincronizados con la fase del estímulo sonoro ("enganche de fase"). Existe un debate abierto respecto a cuál mecanismo interviene en la percepción de altura tonal para diferentes estímulos y rangos de frecuencia. Para el caso de tonos modulados en frecuencia, típicos en el contexto musical (vibratos) y en ciertos lenguajes tonales como el chino mandarín, se sabe que la modulación en frecuencia introduce modulaciones en amplitud en la forma del patrón de excitación de la membrana basilar. Además, existen resultados perceptuales que pueden ser explicados en función del tiempo que la señal pasa en los extremos de la modulación. Estos resultados muestran que la información temporal participa en la percepción de la altura tonal y que el mecanismo que la procesa muestra cierta "inercia" o "lentitud" ("sluggishness" en inglés), que dificulta la detección de la frecuencia cuando la modulación es rápida. En este trabajo utilizamos dos metodologías para estudiar la codificación de la altura tonal. En la primera parte se describen experimentos de percepción de altura tonal realizados con tonos puros modulados en frecuencia (vibratos) con perfiles asimétricos. Además se realiza una revisión de una variedad de modelos aplicables a la percepción de altura tonal. Se incluyen modelos basados en la información espectral, en la temporal, modelos mixtos y modelos fenomenológicos propuestos específicamente para explicar resultados de experimentos con vibratos. Se comparan las predicciones de dichos modelos con los resultados de los experimentos realizados. Se incluye también una revisión de resultados previos de experimentos similares y una contrastación de dichos resultados con las predicciones de los modelos. En la segunda parte se estudiaron algunos mecanismos biológicos que son importantes para explicar la codificación de la información temporal en la periferia auditiva. Se describe un modelo biofísico realista de la sinapsis de cinta de las células ciliadas internas, las células responsables de la transducción de las vibraciones mecánicas de la membrana basilar a impulsos neuronales en los nervios auditivos. Dicha sinapsis se destaca por su baja latencia, lo cuál es un requisito necesario para poder conservar en forma fidedigna la información de fase. Analizamos los parámetros del modelo y estudiamos diferentes mecanismos propuestos en la literatura para explicar su baja latencia. Finalmente estudiamos la capacidad para el enganche de fase de dicho modelo, en particular para tonos modulados en frecuencia, para comprender de qué modo se ve afectada por la rapidez de la modulación y cómo puede in uir en la percepción de la altura.

Abstract:
The auditory system employs two main mechanisms for the perception of pitch. The first mechanism (known as "tonotopic", "spectral" or "rate-place") is based on the frequency selectivity present at the basilar membrane: as the stimulus frequency varies, the basilar membrane displays an excitation pattern whose point of maximum amplitude also varies. The second mechanism (known as "temporal") is based on the ability of the auditory nerve fibers to generate spikes in synchrony with the phase of the auditory stimulus ("phase-locking"). There is an ongoing debate about which mechanism is responsible for the perception of pitch for different stimuli and frequency ranges. In the case of frequency-modulated tones, present in music (vibratos) and in some tonal languages as Mandarin Chinese, the modulation of frequency introduces a modulation of amplitude in the shape of the excitation pattern on the basilar membrane. Also, there is perceptual evidence of an effect of the time that the signal spents at the extremes of the modulation profile on the perception of pitch. These evidence suggests that the temporal information is involved in the perception of pitch and that the underlying mechanism displays some degree of "sluggishness", difficulting the perception of pitch for rapid modulations. In these work we used two methodologies in order to study the codification of pitch. In the first part we describe psychoacoustical pitch perception experiments with asymmetrical frequency-modulated tones. The work includes a review of several diverse models proposed in the literature for the perception of pitch. The predictions of the models are compared with the results of the experiments and also with a review of recent experiments on the same subject. In the second part, we studied some biological mechanisms that are key to the codification of the temporal information at the auditory periphery. We describe a realistic biophysical model of the internal hair cell ribbon synapse, the structure responsible for the transduction of the oscillations on the basilar membrane into neural impulses at the auditory fibers. The ribbon synapse displays a very low latency, which is a requisite for ensuring a faithful transmission of the temporal information of the stimulus. We analyzed the parameters of the model and studied mechanisms proposed in the literature to explain this characteristic. Finally, we analyzed the phase-locking capability of the model, in particular for frequency-modulated tones, in order to understand the effect of the modulation in the synchronization and its influence on pitch perception.

Braz, Bárbara Yael. "Rol de la dopamina en la maduración postnatal del sistema córticoestriatal y conductas dependientes del mismo" (2016-03-29) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Los ganglios de la base (BG) son núcleos subcorticales interconectados con la corteza cerebral que están involucrados en el control motor voluntario y distintos aspectos de la conducta y el aprendizaje. La dopamina es un regulador clave del flujo de información desde la corteza al estriado, el principal núcleo de entrada de los BG. Algunas de las alteraciones conductuales observadas en desórdenes neuropsiquiátricos tales como el síndrome de Tourette, el trastorno de déficit de atención con hiperactividad y el desorden obsesivo compulsivo, son atribuidas a alteraciones madurativas de los circuitos córticoestriatales y su modulación dopaminérgica. Sin embargo, poco se sabe acerca del desarrollo funcional de estos circuitos y del rol de la dopamina en este proceso. El objetivo general de esta tesis es estudiar los mecanismos postnatales de la maduración del sistema córticoestriatal y su conexión con la adquisición de conductas normales y patológicas. Nuestra hipótesis es que las neuronas dopaminérgicas son importantes durante el desarrollo postnatal para el desarrollo funcional y anatómico de la conectividad córticoestriatal, y que alteraciones en este proceso dan lugar a condiciones neuropsiquiátricas. En este trabajo encontramos que la lesión neonatal de neuronas dopaminérgicas ocasiona déficits duraderos en el balance entre la búsqueda de recursos, tanto nutricionales como sociales, y el aprovechamiento de los mismos. Estos déficits emergen temprano en el desarrollo y empeoran en la vida adulta, en particular aquellos relacionados a la exploración global de ambientes complejos. Por otro lado, estudios electrofisiológicos in vivo y reconstrucciones morfológicas de las neuronas de proyección estriatales revelaron alteraciones córticoestriatales asociadas al fenotipo comportamental. Más específicamente, en los animales con lesión neonatal de neuronas dopaminérgicas se observó una reducción de la conectividad funcional córticoestriatal que afecta las entradas provenientes de la corteza prelímbica más marcadamente que las provenientes de las corteza cingular y motora. La atenuación en la conectividad observada para los inputs prelímbicos es más marcada en el adulto lesionado respecto del juvenil, se relaciona con una mayor susceptibilidad por sufrir procesos de depresión sináptica córticoestriatal, y se asocia a una contracción del árbol dendrítico de las neuronas de proyección estriatales, sin cambios en la densidad de espinas dendríticas. En conjunto, estos resultados son consistentes con la idea de que las neuronas dopaminérgicas son esenciales durante el desarrollo postnatal para la maduración funcional y estructural del sistema córticoestriatal. Desde una perspectiva bottom-up, nuestros hallazgos sugieren que condiciones neuropsiquiátricas presumiblemente relacionadas a alteraciones dopaminérgicas tempranas podrían presentar alteraciones en el reclutamiento de los circuitos córticoestriatales durante tareas de exploración y sociales.

Abstract:
Basal Ganglia (BG) comprise multiple subcortical nuclei involved in voluntary motor control and several aspects of behavior and learning. Dopamine is a key regulator of cortical information flow through the striatum, which is the main input nucleus of the BG. Some of the behavioral alterations observed in neuropsychiatric disorders such as Tourette syndrome, Attention Deficit Hyperactivity Disorder (ADHD) and Obsessive Compulsive Disorder have been attributed to developmental alterations in dopaminergic and corticostriatal circuits function. However, little is known about the functional development of these circuits and dopamine involvement in it. The general aim of this thesis is to study corticostriatal postnatal maturation and its connection with the acquisition of normal and pathological behaviors. Our hypothesis is that dopaminergic neurons activity is important during infancy and adolescence for the functional and anatomical development of corticostriatal connectivity, and that alterations in this process may lead to neuropsychiatric conditions. We found that early postnatal dopaminergic lesions cause long-lasting deficits in exploitation of shelter, social and nutritional resources, and an imbalanced exploratory behavior, where non-directed local exploration is exacerbated while sophisticated search behaviors involving sequences of goal directed actions are degraded. Importantly, some behavioral deficits do not diminish after adolescence but instead worsen or mutate, particularly, those related to the exploration of wide and spatially complex environments. In vivo electrophysiological recordings and morphological reconstructions of striatal medium spiny neurons reveal corticostriatal alterations associated to the behavioral phenotype. More specifically, we found an attenuation of corticostriatal functional connectivity affecting medial prefrontal inputs more markedly than cingulate and motor inputs. The reduction of prefrontostriatal inputs is more marked in adult lesioned mice compared to juvenile mice, and is related to an increase of corticostriatal long term depression. Moreover, these changes are accompanied by a contraction of the dendritic arbor of striatal projection neurons without changes in spine density. Thus, dopaminergic neurons are essential during postnatal development for the functional and structural maturation of corticostriatal connections. From a bottom-up viewpoint of neuropsychiatric disease modelling, our findings suggest that neuropsychiatric conditions presumably linked to developmental alterations of the dopaminergic system should be evaluated for deficits in foraging decision making, alterations in the recruitment of corticostriatal circuits during foraging and social tasks, and structural disorganization of the frontostriatal connections.

Di Napoli, Jennifer. "Rol del sistema Eph/ephrinas en el desarrollo del sistema nervioso central y su posible utilidad en estrategias de regeneración de las conexiones topográficamente ordenadas" (2016-04-08) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El objetivo central de este trabajo es estudiar los mecanismos moleculares que regulan la potencialidad evolutiva de las células madre/progenitoras de la retina, haciendo hincapié en el rol del sistema Eph/ephrinas. Se pretende que los hallazgos de este trabajo aporten: a) conocimientos básicos sobre los mecanismos celulares y moleculares del desarrollo del SNC y del sistema visual y b) conocimientos que sirvan de base para el diseño de estrategias de terapias regenerativas en la retina. Para tal efecto se emplea el sistema retinotectal del embrión de pollo como modelo experimental. El principal nicho de células madre/progenitoras de la retina reside en un anillo tisular que rodea a la retina llamado margen ciliar (MC). Éste contiene a las células madre/progenitoras del cuerpo ciliar (CC) y las células madre/progenitoras localizadas en la zona marginal ciliar (ZMC). Esta zona provee células retinianas durante la vida postnatal en peces y anfibios, permitiendo el crecimiento de la retina y su regeneración. Las aves y los mamíferos en cambio, pierden esta capacidad regenerativa. En aves, donde el crecimiento retiniano se produce durante el desarrollo, un pequeño MC persiste postnatalmente pero carece de la potencialidad evolutiva para aportar todos los tipos celulares de la retina. Las células madre/progenitoras del MC son capaces de 1) proliferar in vitro formando neuroesferas ó 2) de proliferar in vivo al ser estimuladas formando nueva retina neural. Sin embargo, se ha mostrado que no todas las células madre “son iguales” y que varían en su potencialidad evolutiva. En el presente trabajo: 1. Se evalúa si las células madre del MC se diferencian in vitro en células ganglionares de la retina (CGR) que posean información posicional y que sean competentes para responder a las moléculas del sistema Eph/ephrinas que guían el crecimiento axonal durante la formación del mapa retinotectal. 2. Se investiga si las retinas regeneradas a partir del MC y de la transdiferenciación expresan las moléculas del sistema Eph/ephrinas y presentan información posicional. 3. Se determina si la estimulación de la vía de señalización de Shh con su análogo activador SAG permite obtener retinas con regeneración completa a partir de las células madre/progenitoras del MC. En este trabajo se han establecido las condiciones in vitro que permiten obtener un alto grado de diferenciación de CGR a partir de células madre provenientes del MC. Estas CGR expresan moléculas del sistema Eph/ephrinas en forma topográficamente específica y son competentes para responder a moléculas del sistema Eph/ephrinas que guían a los axones durante la formación del mapa retinotectal. Se ha demostrado que la activación de la vía canónica de Shh con SAG induce la regeneración completa de la retina a partir de las células madre/progenitoras del MC in vivo y que las CGR de la misma tienen información posicional expresando el sistema Eph/ephrinas en forma de gradiente como las retinas en desarrollo. Nuestros resultados aumentan las probabilidades de obtener una eferencia que establezca conexiones topográficamente ordenadas en el tectum.

Abstract:
The central aim of this work is to study the molecular mechanisms that regulate the evolutionary potential of the stem/progenitor cells of the retina, focusing on the role of the Eph/ephrin system. It is intended for the findings on this work to provide: a) basic knowledge on the cellular and molecular mechanisms of the CNS and visual system development, and b) knowledge to be used to design of regenerative therapy strategies for the retina. For this work we used the chick embryo retinotectal system is used as experimental model. The retina stem/progenitor cell niche resides in a ring around the retina called the ciliary margin (CM), which holds the stem/progenitor cells of the ciliary body (CB) and of the ciliary margin zone (CMZ). This zone provides retinal cells during the postnatal life in fish and amphibians, allowing for retinal growth and regeneration. However, avian and mammals have lost this regenerative capability. In avian, where retina growing takes place during development, a small CM persists postnatally, but it lacks of potenctial to generate all the cellular types of retina. The stem/progenitor cells of the CM are capable of 1) proliferating in vitro forming neurospheres, or 2) proliferating in vivo when stimulated forming new neural retina. However, it has been shown that not all the stem cells are ‘equal’ and that they vary in their evolutionary potentiality. In the present work: 1. Stem/progenitor cells of the CM are evaluated for their differentiation potential in vitro into retinal ganglion cells (RGC) which have positional information and are competent to respond to molecules of the Eph/ephrin system which guies axonal growth during the retinotectal map formation. 2. The expression patterns of Eph/ephrin and their positional information are studied during retina regeneration initiated from the CM and from retinal pigmented epithelium (RPE) transdifferentiation. 3. The sonic hedgehog (Shh) pathway and its analog activator SAG are evaluated for their potential to induce complete retina regeneration from the stem/progenitor cells of the CM. In this work we defined in vitro conditions that optimized for a high degree of RGC differentiation from the stem/progenitor cells present in the CM. These RGCs express molecules of the Eph/ephrin system in a topographic specific way and respond to the cues that guide the axons during the formation of the retinotectal map. We also show that activating the Shh canonical with SAG induces the complete retina regeneration from the CM stem/progenitor cells in vivo and that the RGCs from this regenerated retina have the same positional information expressing the Eph/ephrin system in a gradient form just as the retinas during development. Our results increase the probability of obtaining an efference that establishes a topographic order of connections in the tectum.

Hita, Francisco Javier. "La familia de proteínas Lrig: nuevas funciones biológicas y mecanismos de señalización en neuronas" (2016-07-27) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Estudios recientes aportaron evidencias convincentes acerca de las funciones que cumplen diversas proteínas transmembrana que contienen dominios extra-celulares ricos en leucina (LRR) durante el desarrollo del sistema nervioso. Los procesos celulares que subyacen al establecimiento de la conectividad neuronal, como la regulación del guiado axonal, el crecimiento dendrítico, la formación de contactos sinápticos y en parte, la plasticidad sináptica; a menudo requieren la participación de proteínas que contienen estos dominios. En efecto, existe una gran variedad de proteínas con dominios LRR altamente enriquecidas en el hipocampo y la corteza cerebral de mamíferos, que juegan roles claves en el armado de los circuitos neuronales. Se sabe que un mal funcionamiento de estos genes en ocasiones puede comprometer la función neuronal y derivar en enfermedades del neurodesarrollo, déficits cognitivos y/o desórdenes neuropsiquiátricos. Evidencias previas demostraron que la proteína transmembrana Lrig1 (proteína rica en dominios leucina e inmunoglobulina) se asocia con múltiples receptores tirosina kinasa y regula así la actividad trófica inducida por los factores de crecimiento EGF, HGF y el factor neurotrófico GDNF, entre otros. A pesar de que Lrig1 se expresa en neuronas centrales (motoneuronas espinales) y periféricas (del ganglio anexo de la raíz dorsal) en desarrollo, su contribución fisiológica para el desarrollo del sistema nervioso, aún no ha sido determinada. Por lo tanto, el objetivo del presente trabajo de tesis, fue caracterizar las poblaciones neuronales Lrig1 positivas en las estructuras cerebrales estudiadas y determinar la contribución de las Lrigs para el desarrollo y el desempeño del sistema nervioso central. Basándonos principalmente en su prominente patrón de expresión durante el desarrollo hipocampal y utilizando ensayos de pérdida y ganancia de función, hemos determinado que Lrig1 es un regulador de la arborización dendrítica y de la espinogénesis hipocampal. Nuestros ensayos celulares y bioquímicos indican que Lrig1 controla la formación de dendritas primarias y la ramificación dendrítica de neuronas hipocampales, a través de un mecanismo de regulación negativa de la actividad neurotrófica de BDNF. Debido a que los otros dos miembros de la familia, Lrig2 y Lrig3 también se expresan en neuronas hipocampales en desarrollo, se ha estudiado de qué manera la pérdida de función de Lrig2 o Lrig3 podría afectar la morfología de neuronas hipocampales. Nuestros resultados sugieren que a diferencia de Lrig1, la ausencia de Lrig2 o Lrig3 inhibe la dendritogénesis de neuronas primarias hipocampales. Por otra parte, ensayos conductuales llevados a cabo con ratones transgénicos deficientes en Lrig1 han demostrado que la ausencia de Lrig1 afecta procesos de memoria dependientes de hipocampo y corteza, tales como la codificación de información espacial y la capacidad de reconocer la identidad de objetos novedosos. De esta manera, nuestros estudios demuestran que Lrig1 controla la morfología neuronal y la plasticidad estructural de las neuronas hipocampales, así como también la plasticidad funcional del hipocampo. En este trabajo de tesis doctoral hemos identificado a las proteínas Lrig como nuevos reguladores endógenos de la complejidad dendrítica hipocampal y a la vez hemos establecido por primera vez un fenotipo conductual asociado a funciones hipocampales y corticales, en los ratones deficientes para Lrig1. En su conjunto nuestros hallazgos revelan un nuevo rol de Lrig1 en el control de los procesos morfogénicos que forman el sistema nervioso durante su desarrollo; y evidencian la relevancia fisiológica de Lrig1 en el comportamiento animal.

Abstract:
Recent studies provided convincing evidence about the roles driven by various trans-membrane proteins containing extracellular Lucine-rich domains (LRR) during development of the nervous system. Cellular processes underlying the establishment of neuronal connectivity, regulation of axon guidance, dendrite growth, or formation of synaptic contacts and synaptic plasticity, often require the involvement of proteins containing these domains. In fact, there are a variety of proteins with LRR domains, highly enriched in the hippocampus and cerebral cortex of mammals, playing key roles in the assembly of neural circuits. It is known that a malfunction of these genes can sometimes compromise neuronal function and lead to neurodevelopmental diseases related to cognitive deficits and / or neuropsychiatric disorders. Previous evidence showed that the trans-membrane protein LRIG1 (Lucine-rich protein and immunoglobulin domains) is associated with multiple receptor tyrosine kinases regulating trophic activity through growth factors like EGF, HGF and GDNF, among others. Although LRIG1 is expressed in central (spinal motor neurons) and peripheral (Dorsal root ganglion) neurons, its physiological contribution to the development of the nervous system, has not been determined yet. Therefore, the objective of this thesis was to characterize the LRIG1 positive neuronal populations in brain structures, and determine the contribution of LRIG1 for the development and function of the central nervous system. Based mainly on its prominent expression pattern during hippocampal development and through loss and gain of function experiments, we have determined that LRIG1 is a regulator of dendrite arborization and hippocampal spine genesis. Our biochemical and cellular assays indicate that LRIG1 controls the formation of primary dendrites and dendrite branching of hippocampal neurons through a mechanism involving down-regulation of BDNF neurotrophic activity. Given that other two members of the family, Lrig3 and Lrig2, are also expressed in hippocampal neurons during development, we asked ourselves how the loss of function of Lrig2 or Lrig3 could affect the morphology of hippocampal neurons too. Our results suggest that unlike Lrig1, the absence of Lrig2 or Lrig3 inhibits 14 hippocampal primary neurons dendritogenesis and reduces their complexity. Moreover, behavioral tests conducted with mutant mice, deficient in LRIG1, have shown that absence of LRIG1 affects memory processes dependent of cortical and hippocampal circuitry. Among them, the encoding of spatial information and recognition of objects identity or novelty. Thus, our studies show that LRIG1 controls neuronal morphology and structural plasticity of hippocampal neurons as well as functional hippocampal plasticity. In this doctoral thesis we have identified Lrigs proteins as new endogenous regulators of hippocampal dendrite complexity and at the same time we have established for the first time a behavioral phenotype associated with hippocampal and cortical functions in mice deficient for LRIG1. Taken together our findings reveal a new role for LRIG1, in controlling morphologic processes that form the nervous system during development; and also, the physiological relevance of LRIG1 in animal behavior.

Tubert, Cecilia. "Canales Kv1.3 median la hiperexcitabilidad de las interneuronas colinérgicas estriatales en un modelo de ratón de la enfermedad de Parkinson" (2016-09-01) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La acetilcolina moduladores de la función córticoestriatal. Desbalances en su disponibilidad pueden resultar en desórdenes neuropsiquiátricos como la enfermedad de Parkinson. La acetilcolina es liberada por las interneuronas colinérgicas estriatales (ICE), que presentan actividad tónica dependiente de mecanismos intrínsecos, y respuestas fásicas a entradas excitatorias talámicas que codifican eventos ambientales relevantes como recompensas. Un trabajo reciente demostró que las ICE se encuentran hiperactivas en un modelo de rata de la enfermedad de Parkinson. Nuestro primer objetivo fue identificar las corrientes que regulan la excitabilidad de las ICE en rodajas de cerebro de ratón, utilizando la acomodación (disminución de la descarga de potenciales de acción durante una despolarización sostenida) como indicador. Encontramos que la margatoxina, así como otros bloqueantes selectivos y el knock out de la subunidad Kv1.3, reducen fuertemente la acomodación de las ICE y la corriente de K+ subyacente. También encontramos que este canal regula la actividad tónica de estas neuronas, como así también la integración sináptica de inputs glutamatérgicos. Sorprendentemente, también encontramos que este canal participa de la corriente IsAHP de las ICE, descripta clásicamente como una corriente de K+ sensible a Ca2+, pero de la cual hasta el momento no se habían identificado sus componentes. Luego nos propusimos evaluar si cambios en los canales que contienen la subunidad Kv1.3 contribuyen generar las alteraciones de excitabilidad que se observan en ICE de ratones modelo de la enfermedad de Parkinson. Observamos que, al igual que en ratas, las ICE tienen una excitabilidad aumentada en ratones modelos de la enfermedad de Parkinson, la cual es insensible a la margatoxina. También encontramos que las ICE de los ratones parkinsonianos poseen una integración sináptica aumentada y que las corrientes sensibles a margatoxina son de menor amplitud. En conjunto, nuestros resultados revelan un rol importante de los canales que contienen la subunidad Kv1.3 en la excitabilidad de las ICE, en la regulación de su actividad tónica y en la integración de señales externas. En animales modelo de la enfermedad de Parkinson la función de estos canales estaría alterada, contribuyendo a su fenotipo hiperexcitable. Estos resultados nos permiten pensar en los canales Kv1.3 como un potencial nuevo blanco terapéutico para el tratamiento de la enfermedad de Parkinson.

Abstract:
Acetylcholine (ACh) and dopamine are the main modulators of corticostriatal function. Disbalances in their availability may result in neuropsychiatric disorders like Parkinson´s disease (PD). ACh is released by striatal cholinergic interneurons (SCINs), which present tonic activity that depends on intrinsic mechanisms, and phasic responses to excitatory thalamic inputs that codify salient stimuli like rewards. Recent work showed hyperactive SCINs in a rat model of PD. Here our first aim was to identify currents that regulate SCINs excitability in mouse brain slices, using accommodation (reduction of firing during a sustained depolarization) as an index of excitability. Our results show that margatoxin, as well as other selective blockers and the knock-out of Kv1.3 subunit, reduce accommodation and the underlying K+ current in SCINs. We also found that this channel regulates tonic activity and integration of glutamateric inputs in SCINs. Surprisingly, we also found that in SCINs this channel contributes to the IsAHP current, which so far is described as a Ca2+ dependent K+ current whose molecular correlates have not been identified. We then decided to evaluate if changes in the kv1.3 current contribute to alterations observed in SCINs excitability in a mouse model of PD. As it is the case in rats, SCINs become hyperactive after chronic nigrostrital degeneration in the mouse. Importantly, hiperexcitable SCINs are insensitive to margatoxin in the mouse PD model. Moreover, SCINs of parkinsonian mice have an increased synaptic integration and smaller margatoxin sensitive currents compared to sham mice SCINs. Altogether, our results reveal an important role of channels containing Kv1.3 subunit in SCINs excitability, in the regulation of their tonic activity and in their synaptic integration of external signals. In PD the function of these channels might be altered, contributing to their hyperexcitable phenotype. These results let as nominate Kv1.3 channels as potential new target of antiparkinsonian therapy.

Zalcman, Gisela Patricia. "Regulación de la expresión de genes de respuesta temprana y tardía en la formación y mantenimiento de la memoria de largo término" (2016-09-15) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
A lo largo de los últimos años, se ha acumulado una vasta evidencia experimental señalando a NF-κB como uno de los factores de transcripción (FT) más relevantes en la formación y reprocesamiento de memorias de largo término (MLT) en distintos modelos animales y tareas de aprendizaje. Sin embargo, poco se sabe de los genes que son regulados por este FT durante procesos mnésicos. El objetivo de mi tesis fue identificar y caracterizar algunos de los genes que son regulados por este FT durante la consolidación de la memoria de reconocimiento de objetos en el hipocampo de ratón. Los resultados obtenidos indican que durante este proceso, NF-κB regula la expresión de genes de respuesta temprana y tardía, en particular, del FT ZIF268 y de la proteinquinasa Ca(2+)-Calmodulina-quinasa II δ (CaMKIIδ), una sub-unidad de CaMKII cuya función en el sistema nervioso central se desconoce. El entrenamiento al paradigma de Reconocimiento de Objetos Novedosos, que lleva a la formación de una memoria de reconocimiento de largo término, indujo la expresión de ambos genes. ZIF268 se expresa de manera rápida y transitoria dentro de las primeras horas postentrenamiento y su expresión es necesaria para la formación de una MLT. Por el contrario, la expresión de CaMKIIδ se induce en forma tardía y sostenida, y persiste hasta por lo menos 7 días luego del entrenamiento. Sorprendentemente, nuestros resultados indican que CaMKIIδ no afecta la formación de la MLT, sino la formación y mantenimiento de una forma de MLT más persistente. A continuación, mostramos que la ocupación nucleosomal en ciertas regiones claves del promotor de CaMKIIδ se ve afectada hasta 7 días luego del entrenamiento. Esta es la primera vez que se demuestra que este tipo de modificaciones epigenéticas tienen lugar durante la formación y mantenimiento de la MLT. Por último, hallamos que, en neuronas piramidales del hipocampo, CaMKIIδ se localiza principalmente en el núcleo, dendritas y terminales pre-sinapticas. Nuestros estudios funcionales, junto con los de localización sub-celular aportan los primeros indicios respecto a los mecanismos moleculares en los que podría intervenir CaMKIIδ en el sistema nervioso central.

Abstract:
An important body of evidence supports NF-kappaB as one of the most relevant transcription factors (TF) involved in the consolidation of long-term memories (LTM) in different animal models and behavioural tasks. However, little is known about the genes that are regulated by this TF in mnemonic processes. The aim of my PhD research was to identify and characterize some of the genes that are regulated by this TF during the consolidation of object recognition memory in the mouse hippocampus. The results obtained indicate that during this process NF-kappaB regulates the expression of immediate-early and late genes, which include TF ZIF268 and Calcium- Calmodulin Kinase II δ- (CaMKIIδ), an isoform of CaMKII whose precise function in the central nervous system is unknown. Training on the Novel Object Recognition task, which leads to the formation of an object recognition LTM, induced the expression of both genes. Zif268 was expressed rapidly and transiently within the first hours after training and its expression was required for the formation of LTM. On the contrary, CaMKIIδ expression was induced in a late and sustained manner, being up-regulated upto 7 days after training. Surprisingly, inhibition of CaMKIIδ expression did not affect the formation of LTM, but it impaired the formation and mainteinance of a persistenf form of LTM. Moreover, we showed that nucleosomal occupancy in certain key regions of CaMKIIδ promoter was affected as a result of NOR training upto 7 days later. This is the first evidence that this type of epigenetic modification occurs during the formation and mainteinance of LTM. Finally, we found that in hippocampal pyramidal neurons, CaMKIIδ is primarily located in the nucleus, dendrites and pre-synaptic terminals. The information on its subcellular-localization together with our functional studies provide the first hint regarding the signaling mechanisms that may be affected by CaMKIIδ in the CNS.

Villar, María Eugenia. "Estudio de mecanismos de promoción e interferencia de la memoria de reconocimiento de objetos" (2016-10-04) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La memoria de reconocimiento hace referencia a la habilidad de identificar si un objeto o una situación fueron experimentados previamente. Esta memoria se evidencia en roedores por la tendencia natural a explorar por más tiempo aquellos estímulos novedosos respecto a los familiares. En el presente trabajo nos enfocamos en estudiar el fenómeno de interferencia retroactiva (IR) y de promoción de memorias de reconocimiento, utilizando diferentes versiones de la tarea: Reconocimiento de Objeto en contexto (ROC), Reconocimiento de Objeto Novedoso (RON) y Reconocimiento Espacial de Objetos (REO). Tanto para el fenómeno de IR estudiado en la tarea de ROC (Capítulo 1), y en la tarea de RON (Capítulo 2), como para el fenómeno de promoción estudiado en la tarea de REO (Capítulo 3), se caracterizaron las condiciones requeridas para que estos fenómenos ocurran (influencia del contexto y de los objetos), así como los requisitos temporales y los procesos mnemónicos afectados. Por último, inactivamos o bloqueamos la traducción proteica en el Hipocampo dorsal o en la Corteza medial prefrontal, con el fin de dilucidar si la colaboración o la competencia en el uso de la actividad cerebral o de recursos proteicos pueden explicar los fenómenos de promoción e interferencia de la memoria.

Abstract:
Recognition memory refers to the ability to identify an object or a situation and judge if it was previously experienced or not (Warburton y Brown, 2010).This memory is evidenced by the natural tendency of rodents to explore more novel over familiar stimuli. In the present work, we focused on retroactive interference (RI) and promotion phenomena in the formation of recognition memories. We used three different versions of it: the Object-in-Context (OIC) task, the Spontaneous Novel Object Recognition (SNOR) and the Object Location (OL) task. For both, the phenomenon of IR discussed in Chapter 1 using the task of ROC and in the Chapter 2 with the task of RON, and the phenomenon of promotion addressed in Chapter 3 using the task of REO, we characterized the temporary effectiveness and the types of inputs required for these phenomena to occur (by accessing the influence of context and objects). Finally, by inactivation or inhibition of protein translation in the dorsal hippocampus or medial prefrontal cortex, we determine whether the collaboration or the competition of brain activity or protein resources can explain the promotion or interference memory phenomena.

Piantanida, Ana Paula. "Rol de la conexina 43 en las propiedades fisiológicas de la glía envolvente y en la plasticidad de la vía aferente olfatoria" (2016-12-15) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El epitelio olfatorio produce neuronas sensoriales durante toda la vida, que extienden axones a lo largo del nervio olfatorio y establecen sinapsis integrándose al circuito del bulbo olfatorio. Este nervio es plástico y regenera luego de daño. Los axones sensoriales están asociados a la glía envolvente olfatoria, a la cual se atribuye la permisividad para el reemplazo de neuronas sensoriales, ya que produce factores neurotróficos y promueve el crecimiento axonal, tanto in vitro como en modelos de daño. Sin embargo, prácticamente se desconocen los mecanismos subyacentes a este sostén del crecimiento axonal y a su potencial participación en el mantenimiento del circuito olfatorio. La glía envolvente forma redes mediadas por uniones comunicantes (gap junctions), formadas por conexinas, que en otros tipos de glía acompañan remodelaciones asociadas a daño y son esenciales para sostener funciones gliales. La glía envolvente expresa principalmente conexina 43 (Cx43), que podría ser esencial para el mantenimiento del nervio, promoviendo la liberación concertada de neurotrofinas o participando como molécula de adhesión. Evaluamos si la degeneración/regeneración posteriores al daño del nervio olfatorio se asocian con plasticidad en las redes gliales asociadas. Durante la recuperación del sistema luego de un daño, observamos inmunorreactividad reducida para Cx43 en la glía envolvente y aumento de dicha inmunomarca en el bulbo olfatorio, sugiriendo el remodelado diferencial de redes gliales durante la regeneración del nervio. Evaluamos también si la Cx43 media la conectividad de la glía envolvente y sostiene la integración de neuronas sensoriales nuevas, utilizando ratones genéticamente modificados para reducir la expresión de Cx43 en la glía envolvente. La reducción de la expresión fue eficiente y selectiva. En estos animales, la glía envolvente mostró menor conductancia de membrana y menor sensibilidad a un bloqueante de gap junctions, sugiriendo un acople reducido de la red. Además, estos ratones mostraron reducción en el número de interneuronas positivas para la hidroxilasa de tirosina en el bulbo, parámetro informativo de una entrada sensorial deficiente. En un ensayo olfativo de habituación-deshabituación, estos ratones mostraron reducción en los tiempos de exploración a estímulos olfativos y reducción del número de células positivas para cfos reclutadas en el bulbo ante estímulos. Estos resultados indican que la Cx43 es necesaria para una función normal del circuito olfatorio. Esta tesis contribuye al conocimiento sobre propiedades fisiológicas de la glía envolvente y aporta un modelo para identificar mecanismos subyacentes a sus propiedades neurotróficas in vivo, de potencial aplicación en terapias neuroregenerativas.

Abstract:
The olfactory epithelium produces sensory neurons during lifespan, which extend axons throughout the olfactory nerve and establish synapses integrating to the olfactory bulb circuit. This nerve is plastic and regenerates after damage. The sensory axons are associated to olfactory ensheathing glia, believed to underlie the permissiveness for the replacement of olfactory sensory neurons. This is based on the fact that they produce neurotrophic factors and promote axonal growth, in vitro and in models of injury. However, the mechanisms underlying the support of axonal growth and the potential participation of ensheathing glia in the maintenance of the olfactory circuit are poorly understood. The ensheathing glia establish networks mediated by gap junctions, formed by connexins. Gap junctions are essential to support glial functions in other glia types and are remodeled in damage conditions. The ensheathing glia expresses mainly connexin 43 (Cx43), which could participate in nerve maintenance, promoting a coordinated neurotrophin release or through adhesion properties. We evaluated whether the degeneration/regeneration after damage of the olfactory nerve is associated with plasticity of the associated glial networks. During recovery of the system after damage, we observed a reduced immunoreactivity for Cx43 in the ensheathing glia and an increase in Cx43 immunostaining in the olfactory bulb. This suggests a differential remodeling of the glial networks during nerve regeneration. We also evaluated whether Cx43 mediates the connectivity of ensheathing glia and supports the integration of new sensory neurons. For this, we used genetically modified mice to reduce Cx43 expression in ensheathing glia. This reduction was efficient and selective. In these animals, the ensheathing glia showed lower membrane conductance and lower sensitivity to a gap junction blocker. This suggests a reduced coupling within the network. Moreover, these mice exhibited a reduction in the number of tyrosine hydroxylase-positive neurons of the bulb, an informative parameter of sensory input deficiency. In an olfactory habituation-dishabituation test, these mice displayed a reduction in exploration time of olfactory stimuli and a reduction in the number of c-fos-positive cells recruited in the bulb by stimuli. These results indicate that Cx43 is necessary for normal recruitment of olfactory circuits. This thesis contributes to the knowledge about physiological properties of ensheathing glia and provides a model to identify mechanisms underlying their neurotrophic properties in vivo, for potential application in neuroregenerative therapies.

Cynowiec, Esteban. "Análisis epistemológico de la construcción y utilización de modelos animales para el estudio de alteraciones psiquíatricas humanas" (2017-03-09) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Los modelos animales son una herramienta fundamental dentro de las ciencias biomédicas en general y para las neurociencias en particular. Sin embargo su utilización para el estudio de alteraciones psiquiátricas humanas genera cierta controversia dentro de la misma comunidad científica. Con el objetivo de comprender e intentar caracterizar esta problemática, en el presente trabajo analizamos y discutimos epistemológicamente desde la Filosofía de las Neurociencias los problemas, límites y desafíos de la utilización de animales de laboratorio como modelos para el estudio de alteraciones psiquiátricas humanas. Para realizar esto desarrollamos una estructura de análisis que nos permitiera estudiar el proceso de modelización animal de estas psicopatologías a partir de las relaciones y supuestos metodológicos, epistemológicos y semánticos que sostienen cada paso de la modelización. Finalmente, para poner a prueba la utilidad epistémica de nuestra herramienta la aplicamos al análisis de cada paso de la modelización animal de la esquizofrenia en particular y, en general, a otras cuatro de las psicopatologías más prevalentes en la población. De este análisis concluimos que, tanto la clínica como la investigación neurocientífica, no conceptualizan de igual forma a las alteraciones psiquiátricas, y por tanto los modelos animales para su estudio no representan las características fundamentales y definitorias de ellas. Esto lleva a que las conclusiones y conocimientos que se extraen de dichos modelos resulten cuestionables epistemológicamente y planteen dudas sobre su utilidad clínica. En función de esto proponemos que debería hacerse una revisión de la metodología de modelización de las alteraciones psiquiátricas poniendo el foco aquella fenomenología definitoria de cada una de las psicopatologías estudiada teniendo en cuenta los avances en el conocimiento con los que hoy cuentan las neurociencias.

Abstract:
Animal models are a fundamental tool within the biomedical sciences in general and in neurosciences in particular. However, its use for the study of human psychiatric disorders generates some controversy within the same scientific community. In order to understand and try to characterize this problem, in this paper we analyze and discuss epistemologically the problems, limits and challenges of the use of laboratory animals as models for the study of human psychiatric disorders from the philosophy of neuroscience. To do this we developed a structure of analysis that allowed us to study the process of animal modeling of these psychopathologies from the relationships and methodological, epistemological and semantic assumptions that support each step of modeling. Finally, to test the epistemic utility of our tool we apply it to the analysis of each step of the animal modeling of schizophrenia in particular and, in general, to four other of the most prevalent psychopathologies in the population. From this analysis we conclude that both clinical and neuroscientific research do not conceptualize psychiatric disorders in the same way, and therefore the animal models for their study do not represent the fundamental and defining characteristics of them, and this leads to the conclusions and knowledge extracted from these models are questionable epistemologically and raise doubts about their clinical utility. Based on this, we propose that a review of the modeling methodology of psychiatric disorders should be done, placing the focus of the same on the defining phenomenology of each of the psychopathologies studied, taking into account the knowledge advances with which neurosciences nowadays.

Salles, Angeles. "Dinámica, localización y activación de NF-kappa B durante la consolidación de la memoria en ratón" (2017-03-13) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
NF-kappa B es un factor de transcripción cuya activación es necesaria para la consolidación de la memoria a largo plazo en varias especies. Este factor de transcripción se activa y se transloca al núcleo de las células en una ventana temporal específica durante la consolidación. NF-kappa B tiene una amplia distribución en el sistema nervioso, con una fuerte presencia en dendritas y terminales sinápticas. Esta tesis se centra en la activación, localización y dinámica de NF-kappa B en tareas de aprendizaje que se adquieren con un solo ensayo, la evitación inhibitoria (IA) y una tarea adquirida en el mismo contexto pero de signo opuesto. Los ratones son entrenados de dos modos diferentes; ya sea recibiendo o no un estímulo eléctrico al entrar en un compartimiento oscuro (aversivo con choque eléctrico vs. apetitivo sin choque). Cuarenta y ocho horas después el desempeño de los animales es evaluado. Durante la sesión de evaluación, las latencias de entrada al compartimiento oscuro (independientemente del tipo de entrenamiento) fueron significativamente diferentes al día de entrenamiento y a las latencias de un grupo control que en el día del entrenamiento recibe un choque no relacionado con el contexto. Además, la actividad nuclear de NF-kappa B se vió aumentada durante la consolidación de ambas tareas comparando con animales control y naïve. La inhibición de NF-kappa B con sulfasalazina inyectada en el hipocampo, amígdala o el núcleo accumbens inmediatamente luego del entrenamiento produjo un deterioro en la retención de la memoria en ambas versiones de la tarea. Los resultados sugieren que en ratón, NF-kappa B es un paso molecular crítico en diferentes áreas del cerebro para la consolidación de la memoria de largo término en una tarea de evitación inhibitoria y en una versión “apetitiva” de la misma. La activación de este factor de transcripción en el núcleo de las células del hipocampo ha sido descrita a exhaustivamente. La presencia del factor de transcripción en la sinapsis nos llevó a investigar un posible rol local en la sinapsis, activación y dinámica en este sitio. En este trabajo se describen los cambios en la localización sináptica de NF-kappa B y de su actividad, durante la consolidación de la memoria a largo plazo, tanto de la tarea aversiva como apetitiva asociada al IA. La comparación de la actividad sinaptosomal y nuclear de NF-kappa B indican diferentes dinámicas para ambas localizaciones. Además, se identifican dos fracciones de NF-kappa B sinaptosomal, una que se obtiene soluble en el contenido sinaptosomal (fracción libre) y la otra se encuentra fuertemente unida a las membranas sinaptosomales. Durante las primeras etapas de la consolidación la fracción libre se activa, la fracción asociada a membrana aumenta mientras que la cantidad de la fracción libre disminuye. Estos resultados sugieren que la activación sináptica de NF-kappa B y su translocación a membranas son parte de la consolidación de la memoria a largo plazo en ratones. Existen evidencias que demuestran que NF-kappa B se activa a través de la actividad del receptor de NMDA. Tomando en cuenta este dato se apuntó a disociar la señal eléctrica que llega al núcleo de la señal de transducción molecular local en la sinapsis para estudiar la función sináptica local del NF-kappa B. Para abordar este objetivo se trabajó con péptidos que impiden la interacción de PSD-95 (proteína de andamiaje postsináptico) con el receptor de NMDA. En este trabajo se muestra que la inyección intra-hipocampo de este péptido interfiere de forma reversible con la consolidación de la memoria de Evitación Inhibitoria (IA). Los resultados presentados en esta tesis aportan datos cruciales para entender la función sináptica local del NF-kappa B durante la consolidación de la memoria, tanto para las tareas de aprendizaje aversivas como apetitivas.

Abstract:
NF-kappa B is a transcription factor whose activation has been shown to be necessary for long-term memory consolidation in several species. This transcription factor is activated and translocates to the nucleus of cells in a specific temporal window during consolidation. NF-kappa B has a wide distribution in the nervous system, with a well-reported presence in dendrites and synaptic terminals. This thesis focuses on the activation, localization and dynamics of NF-kappa B in a one trial learning task associated to the inhibitory avoidance (IA) setting. Mice were trained either receiving or not a footshock when entering a dark compartment (aversive vs “appetitive” learning). Forty eight hours after training, latencies to step-through regardless of its training condition were significantly different from training day and from testing latencies of a control group that only receives a shock unrelated to context. Moreover, nuclear NF-kappa B DNA-binding activity was augmented in the aversive and the appetitive tasks when compared with control and naïve animals. NF-kappa B inhibition by Sulfasalazine injected either in the Hippocampus, Amygdala or Nucleus Accumbens immediately after training was able to impair retention in both training versions. The results suggest that NF-kappa B is a critical molecular step, in different brain areas on memory consolidation. The activation of NF-kappa B in the nucleus has been thoroughly described of hippocampal cells but the presence of the transcription factor at the synapse led us to investigate a possible local role, activation and dynamics at this site. Here I report changes in synaptosomal NF-kappa B synaptic localization and activity, during long-term memory consolidation of both the aversive and appetitive learning tasks associated to the IA. Activity comparison of synaptosomal and nuclear NF-kappa B, indicate different dynamics for both localizations. In this work two pools of synaptosomal NF-kappa B are identified, one obtained with the synaptoplasm (free fraction) and the second bound to the synaptosomal membranes. During the early steps of consolidation the first pool is activated, as the membrane associated transcription factor fraction increases and concomitantly the free fraction decreases. These results suggest that the activation of synaptic NF-kappa B and its translocation to membranes are part of the consolidation of long-term memory in mice. It has been reported that NF-kappa B is activated through NMDA receptor activity. Taking this data into account, I aimed to dissociate the electrical signal that reaches the nucleus of the local molecular transduction signal at the synapse, to study the local synaptic function of NF-kappa B. To address this I worked with peptides that impede the interaction of PSD-95 (postsynaptic scaffold protein) with the NMDA receptor. This work shows that the intra-hippocampus injection of this peptide reversibly interferes with the consolidation of memory in the aversive version of task IA. The results presented in this thesis lay valuable groundwork for future investigation of the local synaptic role of NF-kappa B during memory consolidation, both for aversive and appetitive learning tasks.

Kazlauskas, Nadia. "Alteraciones sexo-específicas en sociabilidad y neuroinflamación en un modelo en ratón de autismo" (2017-03-17) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El autismo es un desorden del desarrollo neural caracterizado por impedimentos en la interacción social, habilidades comunicativas reducidas y la presencia de comportamientos estereotipados o repetitivos. Estos síntomas típicamente aparecen durante los primeros años de vida, y pueden afectar hasta a 1 en 38 niños, con una incidencia entre tres y cuatro veces mayor en varones que en mujeres. Actualmente no se conoce una única causa del desorden, sino que se proponen múltiples agentes etiológicos. Estudios postmortem realizados en humanos han establecido un nexo entre autismo y neuroinflamación. El objetivo general de esta tesis fue dilucidar el rol de la respuesta inflamatoria del sistema nervioso central, particularmente la activación glial, en el desarrollo del autismo. Para ello utilizamos el modelo de administración prenatal de Ácido Valproico (VPA) en ratón. Encontramos que la exposición al VPA produce una disminución en la sociabilidad de los ratones macho adultos, pero no así de los ratones hembra. Además, las hembras VPA presentan micro y astrogliosis en el cerebelo, y una respuesta inflamatoria periférica exacerbada ante la administración de un estímulo inflamatorio. Sin embargo, dichas alteraciones no se encuentran presentes en los machos. Dado que los síntomas del autismo aparecen de manera temprana durante la infancia, caracterizamos el estado inflamatorio periférico y central en el período postnatal y evidenciamos signos de alteraciones gliales tempranas en cerebelo e hipocampo entre el día postnatal (P) 21 y P35. Con el fin de evaluar el efecto directo de la inflamación postnatal en los niveles de sociabilidad de los animales, administramos un estímulo inflamatorio a lo largo de dicho período crítico. Observamos que la inflamación postnatal afecta diferencialmente la interacción social en los ratones VPA, dependiendo del sexo de los mismos. Mientras las hembras ven reducidos sus niveles de sociabilidad, los machos restauran sus niveles normales. Al estudiar los mecanismos moleculares mediante los cuales se encuentra actuando el VPA, encontramos una disminución en los niveles de acetilación de histonas en el cerebelo de animales P14. Dado que este fenómeno precede al período postnatal crítico, sugerimos que las alteraciones neuroinflamatorias observadas en el modelo podrían estar siendo guiadas por un mecanismo epigenético. Los resultados aquí presentados evidencian efectos sexo-específicos del VPA sobre la sociabilidad y el estado inflamatorio de los animales, tanto central como periférico. Además, se demuestran efectos diferenciales de la inflamación postnatal sobre los comportamientos sociales de machos y hembras. Dado que la mayor parte de la investigación en modelos animales de autismo ha sido desarrollada en animales macho, consideramos que este trabajo puede ayudar en la comprensión de los síntomas particulares observados en las niñas autistas, y adicionalmente aportar evidencias sobre posibles mecanismos de resiliencia dentro de la población femenina.

Abstract:
Autism is a neurodevelopmental disorder characterized by impediments in social interaction, reduced communicative skills and the presence of stereotyped or repetitive behaviors. These symptoms typically appear during the first years of childhood, and can affect 1 in 38 children. Remarkably, incidence is three to four times higher in boys than in girls. Although many factors have been implicated in this disorder, the exact underlying causes are still unclear. Postmortem studies performed in humans have established a link between autism and neuroinflammation. The general aim of this thesis was to elucidate the role of the central nervous system inflammatory response, glial activation in particular, in autism development. To do this, we used the Valproic Acid (VPA) prenatal administration mouse model. We found that VPA exposure produces decreased sociability in adult male mice, but not in females. Besides, we have found that adult female mice show increased micro and astroglial cell density in the cerebellum, and an exacerbated peripheral inflammatory response upon the administration of an inflammatory stimulus. However, these alterations are not present in male mice. Given that autism symptoms appear early in childhood, we characterized the peripheral and neuroinflammatory state along the postnatal period and found early signs of glial activation in the cerebellum and hippocampus between postnatal day (P) 21 and P35. To further explore the direct effect of postnatal inflammation on sociability, we administered an inflammatory stimulus during this critical period. We found that eliciting postnatal inflammation produces distinct behavioral outcomes depending on sex. While female mice show reduced sociability, male mice restore their normal social levels. When studying the molecular mechanisms behind VPA effects, we found a decrease in histone acetylation levels in the cerebellum of P14 animals. Given that this phenomenon precedes the postnatal critical period, we suggest that the neuroinflammatory alterations present in our model could be guided by an epigenetic mechanism. The results presented here evidentiate VPA sex-specific effects on mice sociability and on the peripheral and neuroinflammatory state. Additionally, we have proven differential effects of postnatal inflammation on social behavior in male and female VPA mice. Given that most of the research on animal models of autism has been conducted in male subjects, we consider that this work could help understand the particular symptoms observed in autistic girls, and also contribute with evidences of possible resiliency mechanisms in the female population.

Cromberg, Lucas Eneas. "Estudio del rol del transporte axonal en la via nigroestriatal en ratones knockout condicionales del motor molecular kif5b" (2017-04-04) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Los ganglios basales son una cadena de núcleos subcorticales que facilitan la coordinación motora. Las neuronas dopaminérgicas de la sustancia nigra pars compacta modulan la actividad de de las neuronas GABAérgicas del estriado que son inervadas por la corteza motora. En el estriado conviven dos tipos de neuronas GABAérgicas. Las de la vía directa, que expresan los receptores dopaminérgicos D1 estimulando los movimientos y las de la vía indirecta, que expresan los receptores dopaminérgicos del tipo D2, cuya función es inhibir los movimientos. Para la iniciación de los movimientos se requiere la activación conjunta de ambas vías. La enfermedad de Parkinson es la segunda enfermedad neurodegenerativa más común. Se caracteriza por la muerte progresiva de las neuronas dopaminérgicas, la cual genera fallas en la coordinación motora, defectos en la postura y problemas para el inicio de los movimientos. La enfermedad de parkinson está caracterizada patológicamente por el agregado intracelular de los cuerpos de Lewy (formados por α-synucleína) y los ovillos neurofibrilares (formados por la proteína tau en estado hiperfosforilado). Estas marcas de patología sugieren que defectos en el sistema de transporte axonal podrían estar involucrados en la enfermedad. Las neuronas dopaminérgicas son células con una alta polarización que les permite conectar con neuronas localizadas a grandes distancias. Esta polarización las hace depender de un complejo sistema de transporte compuesto por microtúbulos, motores moleculares y cargas. Kinesina-1 es un motor molecular anterógrado que lleva las cargas hacia el cono axonal. Es un heterotetrámero de dos subunidades pesadas (KHC) que interactúan con los microtúbulos y dos subunidades livianas (KLC) que interactúan con las cargas directamente o a través de proteínas adaptadoras. Existen tres genes que codifican para KHC, kif5a y kif5c que se expresan en el sistema nervioso y kif5b de expresión ubicua. Trabajos previos demostraron que ratones con defectos en la expresión del motor molecular KLC1 desarrollan patologías axonales con agregados de proteínas. Por otro lado, la deleción de kif5b resulta letal y los ratones knockout mueren en el día embrionario 11.5 sin embargo su rol específico en el sistema nervioso no está esclarecido. El objetivo de este trabajo es estudiar el rol específico de la subunidad Kif5b del motor molecular Kinesina-1 en la vía nigroestriatal. Se generaron ratones con deleción de la expresión del motor molecular kif5b de forma condicional en neuronas del sistema nervioso central, usando el sistema cre-loxp dirigido mediante el promotor de nestina (5b fl/fl nes cre/+) para cumplir este objetivo. Experimentos de análisis del movimiento en el campo abierto y en el rotarod determinaron que los ratones 5b fl/fl nes cre/+ presentan fallas en su actividad exploratoria y defectos en la coordinación motora. Por su parte, los niveles de dopamina no se habían visto afectados, sin embargo hubo una disminución en los niveles de degradación de dopamina, evidenciándose en una menor concentración del producto de degradación dopac. Estos resultados sugirieron un rol importante del motor kif5b en la vía nigroestriatal y en el metabolismo de dopamina. Para testear si los defectos en el metabolismo de dopamina eran la causa de los defectos en la locomoción se realizó una deleción condicional de kif5b específicamente en neuronas dopaminérgicas. Sorprendentemente, la deleción de Kif5b específica no indujo alteraciones en la respuesta locomotora sugiriendo que los defectos presinápticos no son suficientes para evidenciar defectos de coordinación o hipolocomoción. Para comprender si fallas en la locomoción se debían a problemas en la liberación de dopamina, esta se estimuló mediante la inyección de los ratones 5b fl/fl nes cre/+ con anfetamina. La estimulación con anfetamina, indujo un incremento en la distancia recorrida en ambos genotipos, permitiendo a los ratones 5b fl/fl nes cre/+ alcanzarla distancia obtenida por los ratones control estimulados. Para determinar si la actividad de las vías directa e indirectas del estriado se encontraban afectadas por la deleción de kif5b se analizó la motricidad de los ratones en el campo abierto, utilizando agonistas y antagonistas de los receptores D1 y D2. El antagonista de los receptores D1 (SCH 23390) y el agonista de los receptores D2 (quinpirole) disminuyeron la distancia recorrida en los ratones 5b fl/fl nes cre/+ y control. Sin embargo, bajo la estimulación con anfetamina, los ratones 5b fl/fl nes cre/+ resultaron insensibles al tratamiento con quinpirole o con un antagonista de los receptores D2 (risperidona), mientras que si se observó una respuesta en los animales control. Los resultados obtenidos en este trabajo sugieren que la expresión de kif5b es necesaria para el correcto recambio de dopamina y para la presentación de los receptores D2 en la membrana plasmática de las neuronas estriatales permitiendo el correcto desarrollo de la capacidad motora. A partir de los resultados obtenidos en este trabajo, sugerimos que kif5b tiene un rol específico en el metabolismo de dopamina a la vez que su expresión es necesaria para la actividad de los receptores dopaminérgicos del tipo D2. Kif5b es imprescindible para el correcto funcionamiento de la vía nigroestriatal y la locomoción.

Abstract:
The basal ganglia are a group of subcortical nuclei responsible of the motor coordination. Dopaminergic neurons from the sustancia nigra pars compacta modulate the activity of the GABAergic neurons from the striatum which are innervated by cortical neurons. In the striatum coexist two types of GABAergic neurons. Neurons from the direct pathway express dopamine receptors D1 like and stimulate movement, while GABAergic neurons from the indirect pathway express dopamine receptors D2 like and inhibit movement. Activation of both pathways is required for movement initiation. Parkinson’s disease is the second most common neurodegenerative disorder. It is characterized by the dopaminergic cell neurodegeneration which induce motor coordination failures, postural instability, and impairments in the initiation of movements. Parkinson’s disease pathological hallmarks include intracellular accumulation of Lewy Bodies (composed of α-synuclein) and neurofibrillary tangles (composed of hyperphosphorilated tau). These hallmarks suggest that impairments in the axonal transport system could be related to the disease. Dopaminergic neurons are highly polarized cells. Such polarization allows them to connect with other cells localized far away from the soma. However this morphology depends on a complex transport system composed by microtubule tracks, molecular motors and cargoes. Kinesin-1 is a molecular motor which carries cargoes toward the axonal growth cone. Kinesin-1 is an heterotretamere composed by two heavy subunits (KHC) which interact with the microtubules and two light subunits (KLC) which interact with the cargoes directly or through adaptor proteins. There are three genes coding for KHC, kif5a and kif5c expressed in the nervous system and the ubiquitously expressed kif5b. Previous publications have demonstrated that deletion of the KLC1 molecular motor in mice help the development of axonal pathologies with protein accumulation. Kif5b deletion is lethal and knockout mice die in the embrionary day 11.5. However the specific role of kif5b in the nervous system remains unknown. The objective of this work is to study the role of the kif5b subunit of the molecular motor Kinesin-1 in the central nervous system. Conditional transgenic mice with deficits in kif5b expression in neurons were generated with the cre-loxp system directed under the nestin promoter (5b fl/fl nes cre/+) to fulfill this objective. Movement analysis in the open field and rotarod assays determined that 5b fl/fl nes cre/+ have defects in the spontaneous exploratory activity and in motor coordination. Dopamine levels did not change, however a decrease in the concentration of the dopamine degradation product, dopac was observed, indicating a lower degradation rate of the internalized dopamine. These results suggested an important role of the molecular motor kif5b in the nigrostriatal pathway activity and dopamine metabolism. To analyze if dopamine metabolism impairments were the cause of the locomotion defects, we deleted kif5b from presynaptic dopaminergic neurons. Surprisingly, the specific deletion of kif5b did not induced alterations in the motor response suggesting that presynaptic defects are not sufficient to evidenciate coordination impairment or hipolocomotion. In order to understand if dopamine releasing was impaired, mice were injected with amphetamine to stimulate it. Amphetamine stimulation increased run length by both mice and remarkably 5b fl/fl nes cre/+ mice achieved the same distance run by stimulated control. To determine if the activity of the direct and indirect pathway were impaired, 5b fl/fl nes cre/+ mice were the antagonist of the dopamine receptor D1 (SCH 23390) and the agonist of the dopamine receptor D2 (quinpirole) decreased run length in both genotypes. However under amphetamine stimulation 5 fl/fl nes cre/+ mice were not sensitive to quinpirole or to the D2 antagonist (risperidone) treatment, while control mice responded to both drugs. All together the results obtained in this work, we suggest that kif5b has a specific role in the dopamine metabolism and its expression is necessary for the D2 receptors activity. Kif5b is fundamental for the proper function of the nigrostriatal pathway and locomotion.

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