¡Descarga El Cerebelo y su Influencia en el Comportamiento Agresivo: Un Estudio con Ratones y más Apuntes en PDF de Psicobiología solo en Docsity!
LA ACTIVIDAD DE LAS CÉLULAS CEREBELOSAS DE PURKINJE MODULA EL
COMPORTAMIENTO AGRESIVO
I. Resumen No existe evidencia de que los circuitos cerebelosos y los patrones de actividad influyan en la agresión, no obstante, tras varios estudios se descubrió que el vermis cerebeloso puede regular la actividad agresiva. Estos estudios se realizaron a través de métodos optogenéticos para proferir la actividad de las células de Purkinje del cerebelo y saber cuál era su impacto sobre la agresión en los ratones. En un ensayo con ratones de intruso – residente, se comprobó que; al aumentar la actividad de las células de Purkinje en el vermis, se reducía la frecuencia de los ataques de agresividad. Esta reducción, no fue producida por un deteriore motor. En otros experimentos, se observó que la inhibición optogenética de las células de Purkinje en el vermis, aumentaba la frecuencia de esos ataques de agresión. Se hace evidente la importancia del cerebelo con respecto al porte de conductas afectivas que podrían contribuir a los trastornos neurológicos. I.I Introducción El área cerebral en la que se basa este estudio se encuentra dentro de la capa de Purkinje; en el cerebelo. Las células de Purkinje envían proyecciones inhibidoras hacia el núcleo cerebeloso profundo y constituyen la única salida para toda la coordinación motriz en la corteza cerebral. La ataxia y la pérdida de control oculomotor son manifestaciones del daño cerebeloso. El cerebelo está involucrado en la función motora. El daño en el vermis cerebeloso de los adultos conduce a; déficits, irritabilidad, ira, agresión, llanto o risa patológicos; de otro modo, la resección del vermis tiene una influencia contraria sobre el comportamiento y produce un efecto calmante dentro del animal (rata en este caso). La estimulación eléctrica de los núcleos cerebelosos profundos provoca agresividad. En estudios sobre humanos, la estimulación de la superficie del vermis mejoró el control emocional y disminuyó la agresividad, al contrario que sucedía con las ratas. La estimulación eléctrica del vermis redujo la agresión y la del DCN la incrementó, por lo que; la actividad de PC elevada y del DCN disminuida suprimen la agresión, y a la inversa, la del DCN elevada, omite la agresión. La ablación genética de las células de Purkinje disminuye la activación del DCN.
Para determinar el papel del cerebelo en la regulación de la agresión, se utilizaron técnicas optogenéticas. La manipulación de los disparos de PC en el vermis permitió un control rápido y bidireccional de la agresión. Estos estudios proporcionaron la evidencia de que, en el vermis cerebeloso, el disparo de células de Purkinje elevado; suprime la agresión, mientras que, la supresión del disparo de éstas mismas células; promueve el comportamiento agresivo. II. Materiales, Métodos Y Resultados II.I Optogenética La optogenética es una técnica implantada por laboratorios de neurociencia cuyo objetivo es dilucidar los enigmas de la actividad cerebral. Esta técnica en neurociencia permite la manipulación de la actividad neuronal a través de luz. Es decir, a través del efecto que la luz realiza sobre canales iónicos fotosensibles. Este procedimiento revolucionario es llamado a sustituir algunas de las técnicas clásicas en la investigación cerebral y a abrir un importante y nuevo camino en el desarrollo y control de los procesos mentales y en la terapia de sus patologías (AU). Es considerado un método experimental que combina procedimientos de ingeniería genética y de física óptica para marcar neuronas específicas del cerebro y poder activarlas después a voluntad mediante rayos de luz de determinada frecuencia. El actual desarrollo de esta técnica está permitiendo considerables avances en el conocimiento preciso sobre los circuitos neuronales que controlan conductas y estados motivacionales y cognitivos específicos, como el hambre y la sed, el dolor, el sueño, o el aprendizaje y la memoria. Entre los primeros resultados impactantes destacan los que han hecho posible la creación y el control cerebral de falsas memorias. En este artículo se muestran los experimentos en ratones utilizando la técnica de la opto- genética, a través de la cual se regula la agresividad. Esta técnica permite colocar interruptores en las neuronas, para encenderlas y apagarlas con luces. Para poder hacer esto, toman un papel muy importante las opsinas, unas proteínas que responden a la luz y que no se encuentran en las neuronas. Para que la optogenética funcione necesitamos dos tipos de opsinas; la primera responde a la luz azul y la segunda solo a la luz amarilla, éstas son como un interruptor que activan e inhiben la célula.
MgATP, 0,5 GTP, cinco fosfocreatina-tris2 y cinco fosfocreatina-Na2, con el pH ajustado a 7,2 con NaOH. La estimulación óptica se administró a través de un microscopio vertical BX51WI, mediante un láser azul de 473 nm o un LED ámbar de 590 nm. II.III Locomoción, Ansiedad y Coordinación Para evaluar el efecto que tiene la manipulación de las células de Purkinje sobre la locomoción, la ansiedad y la coordinación, se utilizó una intervención manipulativa de una variable independiente para obtener el efecto que causa esta acción en las variables dependientes. Las variables independientes fueron las células de Purkinje y las ChR2, variables cuantitativas de razón. Por otro lado, las variables dependientes en este caso fueron; la locomoción, la ansiedad y la coordinación. Para la evaluación se utilizó la técnica de la optogenética, la cual consiste en usar la luz para activar neuronas elegidas, a través de un cable de fibra óptica implantado en el cráneo del roedor. Para llevarla a cabo se seleccionó un grupo experimental formado por ratones macho adultos, los cuales recibieron la estimulación óptica y un grupo de control formado por ratones macho que no recibieron ningún tipo de estímulo óptico. El método utilizado para la evaluación de la coordinación fue el de las varillas giratorias. Es una prueba de rendimiento basada en una varilla giratoria con actividad motora forzada aplicada. La prueba mide parámetros como el tiempo de conducción (segundos) o la resistencia. Algunas de las funciones de la prueba incluyen evaluar el equilibrio, la fuerza de agarre y la coordinación motora de los sujetos. En la prueba, se colocó un roedor en un cilindro giratorio (varilla) orientado horizontalmente suspendido sobre el piso de la jaula, lo suficientemente bajo como para no dañar al animal y lo suficientemente alto como para evitar la caída. El tiempo de caída con excitación por medio de ChR2, no presentó variaciones. Sin embargo, por inhibición de descarga Pc vermal mediada por halodopsina, presentó en la gráfica un disparo de tres puntos superior a los resultados obtenidos por medio de ChR2. Según este método no se ve afectada la variable coordinación. Para la locomoción y ansiedad se utilizó el método de campo abierto. Es una evaluación comprensiva, mediante la cual se miden múltiples conductas del roedor observadas en una caja o arena.
Tras medir el tiempo y la distancia recorrida hasta el centro de la arena por el roedor, con y sin estimulación de Pc vermal, los resultados fueron los mismos y no se vieron afectadas las variables de ansiedad y locomoción del animal, dando ambos un disparo de n=13. Sin embargo, hubo una subida de 4 puntos a través de la inhibición mediada con halodopsina. La velocidad obtenida para PcP2-cre: ChR2 dio una un disparo de n=13, para PcP2-cre: halorhodopsin dio un disparo de n=17. Los parámetros valorados en este estudio fueron de n=13 a n=17 y los resultados obtenidos fueron los siguientes: Tiempo de caída con excitación por medio de ChR2: n=13. Inhibición de descarga Pc vermal mediada por halodopsina : n=16. Distancia y tiempo total recorrido con y sin estimulación de Pc vermales : n=13. Con inhibición de Pc vermales mediada por halodopsina: n=17. Velocidad en campo abierto para PcP2-cre: ChR2 n= Para PcP2- cre: Halorhodopsin n=17. Los resultados de los parámetros no fueron estadísticamente significativos ya que no hubo una gran diferencia entre los valores obtenidos. Por lo tanto, la manipulación de la actividad de las células de Purkinje vermales, no afecta a las variables dependientes de coordinación, locomoción y ansiedad, aunque la estimulación de Pc, a través de luz fuerte presenta un deterioro motor notable en los ratones. II.IV Agresividad Para comprobar de qué manera afecta el comportamiento agresivo a la actividad cerebelosa, se realizaron ensayos de intruso - residente mientras se manipulaba optogenéticamente la actividad de PC en el animal residente, es decir, el agresor.
Las técnicas psicobiológicas utilizadas fueron; el registro de la actividad neuronal y el estudio de lesión y estimulación. Registro de la Actividad Neuronal: Los cambios eléctricos producidos durante la actividad neuronal pueden registrarse mediante microelectrodos. Estos tienen una punta extremadamente fina y permiten registrar la actividad eléctrica de neuronas individuales. Habitualmente se implantan mediante cirugía estereotáxica y se fijan al cráneo bien anestesiado (preparaciones agudas) o en vivo para analizar la actividad neuronal sometiendo al sujeto de estudio a
diferentes condiciones experimentales. Después se recuperan los electrodos y se intensifican las señales recogidas para ser observadas y analizadas. También pueden realizarse mediante macroelectrodos que registran la actividad de miles de neuronas de la zona del encéfalo donde se insertan. Además de la actividad eléctrica, el funcionamiento neuronal implica un aumento de la actividad metabólica. Este aumento puede medirse mediante la técnica de 2-DG (2-desoxiglucosa) que consiste en inyectar 2-DG con marcador radiactivo. Esta molécula, pese a tener una estructura análoga a la de la glucosa (fuente de energía del encéfalo) no puede ser metabolizada, por lo que queda acumulada. Una vez que el animar ha realizado la conducta estudiada, hay que sacrificarlo, seccionar su encéfalo y someterlo a una prueba de autoradiografía (Exponer las secciones a una solución que contiene un ligado radiactivo para un receptor determinado y guardarlas en la oscuridad durante unos días, donde hay más 2-DG se marcará más actividad) Otra técnica para identificar las zonas del encéfalo activas durante una determinada conducta se basa en que cuando una neurona es estimulada, determinados genes (genes de expresión temprana) se activan y dan lugar a la síntesis de proteínas específicas. La presencia de estas proteínas indica que la neurona acaba de ser activada. Después se sacrifica al animal, se extrae el encéfalo y mediante técnicas inmunocitoquímicas se localizan las proteínas. Si queremos investigar en un animal vivo, utilizaremos un método llamado microdiálisis. Consiste en mediante una sonda con membranas permeables y una solución salina extraer los neurotransmisores y ser analizados por HPLC. Estudios de Lesión y Estimulación: Técnica muy antigua usada en la neurociencia basada en que la destrucción de una zona del encéfalo altera las funciones de la zona que controla y, en consecuencia, afecta a la conducta. Estas pruebas se realizan básicamente en animales, pero también es posible estudiar las lesiones producidas en accidentes, tumores cerebrales etc. en humanos. Para realizar la lesión experimental es necesaria gran precisión, para lo cual se utiliza un aparato estereotáxico, que sirve para mediante un mapa tridimensional localizar precisamente la zona que se desea lesionar, bien por electrocoagulación o mediante una sustancia específica. Finalizada la intervención se deja que el animal se recupere y se realizan las observaciones conductuales objeto de la investigación. Es importante someter al mismo procedimiento (exceptuando la lesión) a otro grupo de animales control para verificar que los resultados son consecuencia de la lesión y no de la anestesia, el daño al introducir el electrodo. Una vez concluida la observación se sacrifica al animal y se separa
Por otro lado, sería interesante conocer qué elementos son los que controlan esta región. Estudios previos han encontrado conexiones entre el cerebelo y las regiones implicadas en la agresión (hipotálamo y corteza prefrontal), de la misma manera que se ha podido observar con registros electrofisiológicos que con una estimulación en el cerebelo, se obtienen respuestas en hipotálamo, amígdala e hipocampo. Teniendo en cuenta el tamaño del cerebelo, el número de neuronas que contiene y sus conexiones con otras partes del cerebro, es interesante analizar su implicación más allá de la conducta motora.
