Tesis doctoral de Milena Winograd
Las neuronas y los circuitos neuronales tienen la capacidad de mantener un nivel de actividad en ausencia de estímulos externos (actividad persistente), un fenómeno que subyace a la memoria de trabajo. La actividad persistente puede ser generada tanto por mecanismos de la red neuronal como puramente por mecanismos intrínsecos de las neuronas. Un tipo especifico de actividad persistente ocurre cuando el sistema puede regular el nivel de actividad persistente (p.Ej. La frecuencia de disparo) dependiendo de las características de la estimulación previa (actividad persistente graduada). Este tipo particular de persistencia permite que las neuronas mantengan una memoria de la historia previa de estimulación. en este trabajo describimos dos tipos diferentes de persistencia; una que depende de mecanismos intrínsecos y otra emergente de propiedades de la red cortical. la primera consiste en un fenómeno celular que denominamos actividad persistente graduada generada por hiperpolarización y que ocurre en neuronas de la corteza prefrontal. encontramos, en neuronas prefrontales, que sucesivos pulsos hiperpolarizantes inducen aumentos graduales de la descarga tónica de las neuronas. La frecuencia de disparo se mantiene constante por decenas de segundos, permitiendo a la neurona mantener una memoria de la historia previa de estimulación. Esto ocurre a nivel celular y en ausencia de neuromoduladores. Las neuronas que muestran esta actividad presentan un «sag» durante el pulso hiperpolarizante. El bloqueante específico de la corriente h zd7299 bloquea dicho sag y previene la actividad persistente graduada activada por hiperpolarización de las neuronas prefrontales. Esto sugiere que la activación de esta corriente catiónica activada por hiperpolarización es necesaria para esta forma de memoria celular. Elaboramos un modelo computacional de una neurona (un solo compartimento) que incluía la corriente h modulada por calcio. Esta neurona modelo también mostró la actividad descripta. Esta forma de memoria celular no sólo permite la transformación de estímulos inhibitorios en un aumento de disparo neuronal, sino que también genera un mecanismo por el cual las neuronas pueden transformar computar el número y la duración de sucesivos pulsos previos. la actividad persistente también puede ser generada por mecanismos de red. En la segunda parte del trabajo describimos un tipo particular de persistencia de red: los up-states de las oscilaciones lentas de la corteza prefrontal. Durante esta actividad oscilatoria, la red cortical mantiene períodos de actividad (o up-states) intercalados con períodos de silencio (o down-states). estudiamos las características de las oscilaciones lentas en diferentes regiones de la corteza prefrontal y también las comparamos con la actividad de otras áreas corticales (olfatoria y visual). Mostramos que las características de las oscilaciones son diferentes en: 1) distintas áreas dentro de la corteza prefrontal (medial vs. Lateral) 2) distintas cortezas (visual, olfatoria y prefrontal). Las oscilaciones en la corteza prefrontal medial tienen el down-state más prolongado y una menor velocidad de propagación que la corteza prefrontal lateral. Al comparar entre distintas cortezas, encontramos que la corteza olfatoria tiene los up-states más cortos y la mayor velocidad de propagación. Estas diferencias pueden ser causadas por diferentes factores como la diferente densidad/distribución de canales iónicos o las propiedades anatómicas de la red local. En este trabajo analizamos: 1) la contribución de la inhibición gabaérgica a las oscilaciones lentas prefrontales y 2) la modulación por dopamina de dichas oscilaciones. respecto al primer punto, encontramos que el bloqueo de la inhibición reduce la duración de los up-states, prolonga la duración de los down-states e incrementa la velocidad de subida al up-state. También observamos que, en determinados puntos de la corteza prefrontal dorsal, hay down-states muy cortos y no totalmente silentes. En estos puntos (denominados hot-spots) es donde se observa una mayor tendencia a la actividad epiléptica (el bloqueante gabaérgico no genera bursts epilépticos, incluso a concentraciones muy altas). Por el contrario, la corteza prefrontal medial se muestra más susceptible al bloqueo de la inhibición que el resto de la corteza prefrontal (el estado epiléptico comienza incluso con bajas concentraciones de bicuculina). respecto al segundo punto, encontramos que la dopamina bloquea las oscilaciones lentas de la corteza prefrontal. Futuros experimentos se harán para profundizar acerca de los mecanismos involucrados en este efecto. También se llevarán a cabo futuros estudios para comprender la contribución de las propiedades anatómicas en los diferentes tipos de oscilaciones lentas.
Datos académicos de la tesis doctoral «Actividad persistente en la corteza prefrontal. persistent activity in prefrontal cortex«
- Título de la tesis: Actividad persistente en la corteza prefrontal. persistent activity in prefrontal cortex
- Autor: Milena Winograd
- Universidad: Miguel hernández de elche
- Fecha de lectura de la tesis: 18/12/2007
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- María Victoria Sanchez Vives
- Tribunal
- Presidente del tribunal: Francisco Artigas pérez
- johan Storm (vocal)
- carmen Cavada Martinez (vocal)
- gustavo Deco (vocal)