EL LENGUAJE ELÉCTRICO DE LAS NEURONAS Y SU RELACIÓN CON LA MEMORIA

DRA. LAURA GUADALUPE MEDINA CEJA

lmedina@cucba.udg.mxProfesora e Investigadora Titular, Laboratorio de Neurofisiología y

Neuroquímica, Departamento de Biología Celular y Molecular, CUCBA, U. de G.

MEMORIA:

Es el proceso neurocognitivo que permite registrar, codificar, consolidar, almacenar, acceder y recuperar la información.

Los mecanismos fisiológicos de la memoria son complejos y no están completamente esclarecidos, se desarrollan en muchas partes del cerebro que se integran como una amplia red funcional.

MEMORIA CORTO PLAZO(De trabajo o funcional)

sistema ejecutivo con funciones como: el lenguaje, cálculos, razonar, solucionar problemas

MEMORIA LARGO PLAZOMantener información por horas, días,

meses y años hasta toda la vida

Samper, Luis Fernando. Neurociencias y conducta. Universidad de Manizales. 2003.

Rufo-Campos M., “La neuropsicología: historia, conceptos básicos y aplicaciones”. Revista de Neurología 2006.

Snell, Richard. Neuroanatomía clínica. 6ta. edición. Editorial Panamericana. 2007.

Llinás, Rodolfo, El cerebro y el mito del yo. Editorial Norma. 2003.

Diccionario Mosby virtual, enfermería, medicina y ciencias de la salud, quinta edición

Castaño, Julio. “Aportes de la neuropsicología al diagnóstico y tratamiento de los trastornos de aprendizaje”. Revista de Neurología, 2002

Dennis Rains, G., Principios de neuropsicología humana, España S.A.U., 2003.

Álvarez, Miguel, Principios de neurociencias para psicólogos, Editorial Paidós, 2008.

Memoria en términos de lo que es recordado:

Memoria episódica - experiencias personales específicas

Memoria semántica - información general que no está unida de manera consciente a una experiencia personal particular

En el parámetro de dominio en las memorias:

Memoria explícita o declarativa - declarada intencionalmente (episódica y semántica)

Memoria implícita o no declarativa –la recuperación se da por medio de un procedimiento o habilidad

REGIONES CEREBRALES: MEMORIA

Memoria a corto plazozona dorsolateral cerebral otras estructuras según la Modalidad visual, auditiva, entreotras de la información que se desee recordar;

Memoria a largo plazoestructuras límbico-diencefálicascorticales temporales mediales (hipocampo, giro dentado, subiculum, corteza entorrinal), zona prefrontal y zonas corticales asociativas posteriores al neocortex

HIPOCAMPO

Neuronas: células piramidales (CA) y células granulares (giro dentado) e interneuronas

Células gliales: astrocitos, oligodendrocitos, microglía

LENGUAJE QUÍMICO (Sinapsis Químicas)(COMUNICACIÓN)

ELÉCTRICO (Sinapsis eléctricas)

SINAPSIS QUÍMICAS

Ca++

A) Terminal Pre-sinaptica

B) Terminal Post-sinaptica

SINAPSIS ELÉCTRICAS

Especializaciones de membrana; estructuras dinámicas.

Se presentan en las neuronas y células de la glía del SNC

Formadas por la unión de dos hemicanales, conocidos como conexones.

A) Cada conexón consiste de 6 subunidades proteicas llamadas conexinas(Cx seguido de un número que designa el peso molecular de cada una).

B) En la actualidad se han encontrado 16 conexinasdiferentes en los mamíferos

Conductancia de los canales se ve regulada por:

pH (intracelular) acido cierra canalesalcalino abre canales

[Ca++]i disminuye la conductancia de los canales

Vm Algunos canales presentan sensibilidad

Entre los astrocitos (A y B):1.Disipación de iones de potasio, 2.Regulación del volumen celular, 3.Control de la proliferación celular4.La propagación de ondas de

calcio a través de astrocitosen respuesta a la aplicación de glutamato o estimulación mecánica se ha observado en cultivos y en rebanadas de hipotálamo.

En las Neuronas (C):La sincronización de la actividad eléctrica entre las mismas y la propagación de la despolarización (excitación) o la hiperpolarización(inhibición) a través de una red neuronal determinada

FUNCIONES DE LAS SINAPSIS ELÉCTRICAS: UCs

DISTRIBUCIÓN DE LAS SINAPSIS ELÉCTRICASEN EL CEREBRO

Neuronas de núcleos de la Oliva Inferior (Rash et al., 2000; Blenkinsop y Lang, 2006).

Neuronas de los núcleos del Retículo Talámico(Condorelli et al., 2000; Landisman et al., 2002).

Interneuronas y células principales de la Neocorteza(Galarreta y Hestrin, 2001; Sloper y Powell, 1978).

Células amácrinas, bipolares, conos y bastones de la retina(Veruki y Hartveit, 2002; Deans et al., 2002).

Neuronas del Bulbo olfatorio (Zhang y Restrepo, 2003; Friedman y Strowbridge, 2003).

Otras regiones: Locus Coeruleus, neuronas del Tallo Cerebral, interneuronas del Neoestriado, interneuronas de la Corteza Cerebelar y Médula Espinal(Usher et al., 1999; Christie et al., 1989; Álvarez et al., 2002; Rekling et al., 2000; Koos y Tepper, 1999; Sotelo y Llinás, 1972; Mann-Metzer y Yarom, 19999; Rash et al., 2001).

DISTRIBUCIÓN DE LAS SINAPSIS ELÉCTRICAS

EN EL HIPOCAMPO

Células piramidales (CA1, CA3)Células granulares Interneuronas con diferentes propiedades de excitabilidad intrínseca.

(Dudek et al. 1983, 1986, 1998; Schmitz et al. 2001; Zsiros y Maccaferri, 2005 )

Acoplamiento electro tónico a través de las UCs en:

Tomado de:Traub et al., 2002

Cx26, Cx32, Cx36, Cx43 y Cx47 se expresan en el hipocampo de

roedores (Rash et al., 2001; Venance et al. 2000; Teubner et al. 2001)

Sprouston N. 2001Roger D. Traub y col., 2001

Sinapsis eléctricas

En axones de células piramidales

Electrofisiológicos in vitro

Réplica criofractura

marcaje con oro

Microscopia electrónica en cortes finos

Marcadores celulares

Modelaje en computación

Farid Hamzei-Sichani y col., 2007

Sprouston N. 2001Roger D. Traub y col., 2001

I. DireccionalidadII. Velocidad rápida (conductas estereotipadas de escape en invertebrados y

vertebrados inferiores).III. Plasticidad

Tomado de Spray et al., 1999

COMPARACIÓN SINAPSIS QUÍMICAS Y ELÉCTRICAS

Sueño de ondas lentas y vigilia en reposo

HIPOCAMPO

Oscilaciones de campode alta frecuencia

“ripples”(80 hasta 200 Hz)

Células piramidalesreconocen la actividad previa

realizada en vigilia de manera comprimida temporalmente

Reactivación de patrones de disparo enBreve tiempo

Plasticidad sináptica en la

red hipocampal

ÁREAS NEOCORTICALES

(Corteza rinal)

Consolidación de la memoria

durante el sueño y reposo

Girardeau G y Zugaro M. 2011

Axmacher N. y col., 2008

Animales s y humanos

Axmacher N. y col., 2008

Carbenoxolonabloqueador de las UCs (sinapsis eléctricas)

Desacelera la realización del aprendizaje en ratas

Prueba de memoria espacial

Requiere integridad del hipocampo

Hosseinzadeh H y col. 2005

Memoria corto plazoMemoria largo plazo

CONSOLIDACIÓN

HIPOCAMPO

CORTEZA CEREBRAL

Redes Neuronales

Sinapsis EléctricasActividad “ripples”

Dra. Laura Guadalupe Medina CejaLaboratorio de Neurofisiología y Neuroquímica lmedina@cucba.udg.mx, lmedinaceja@yahoo.comTel. +33 37771191 ext. 33201

• Realizó Maestría en Investigación Biomédica Básica yDoctorado en Ciencias Biomédicas en el Instituto de FisiologíaCelular de la UNAM.

• Realizó un Postdoctorado en el Departamento de Neurologíade la Escuela de Medicina David Geffen de la Universidad deCalifornia en Los Ángeles (UCLA).

• Profesor perfil Promep y miembro del SNI.

• Pertenece al Cuerpo Académico Consolidado deNeurobiología Celular y Molecular (UDG-CA-566).

Líneas de investigación:

1.Hiperexcitabilidad del Sistema nervioso2.Neurotransmisión química y eléctrica

Intereses de Investigación:

1. Los mecanismos básicos de generación y mantenimiento de la actividad epiléptica a través delestudio de las oscilaciones de alta frecuencia (250 a 500 Hz) denominadas en inglés fast ripples (FRs).La importancia del estudio de las FRs se basa en el hecho de que es una actividad interictal patológica que se presentaantes y durante las crisis espontáneas-recurrentes en el hipocampo y la corteza entorrinal en modelos animales comoen pacientes con Epilepsia del Lóbulo Temporal (ELT). Además, las FRs son consideradas como marcadores de posiblessitios de generación de focos epilépticos y una actividad interictal patológica que causa las crisis epilépticas y elmecanismo neuronal responsable de la ELT.

2. Determinar el papel que tienen los transportadores de los principales neurotransmisores, glutamato y GABA, en la iniciación y desarrollo de la actividad convulsiva en modelos animales agudos y crónicos. El estudio se lleva a cabo en regiones cerebrales de gran relevancia para la epileptogenésis, como son el giro dentado y el hipocampo.

3. La estandarización e innovación de técnicas como el inmunoensayo por fluorescencia o quimioluminiscencia para la determinación cuantitativa y específica de proteínas de bajo peso molecular que sean de interés para la investigación biomédica. En este estudio, se considera trabajar con proteínas denominadas Conexinas (Cx) que se localizan en los conexones de las uniones comunicantes, que son el correlato funcional de las sinapsis eléctricas y su participación en la epileptogénesis del hipocampo.

4. Modelación de redes neuronales y simulación de oscilaciones de alta frecuencia. La utilización de redes neuronales computacionales abre las posibilidades para conocer las características fundamentales electrofisiológicas para la generación de las FRs.

Proyectos:

1. MODULACIÓN SINÁPTICA QUÍMICA Y ELÉCTRICA DE LAS OSCILACIONES DE ALTA FRECUENCIA (250-500 HZ)QUE PARTICIPAN EN LA EPILEPTOGÉNESIS DEL HIPOCAMPO (Apoyado por CONACYT-Ciencia Básica, 106179).

2. EVALUACION DE LA EXPRESIÓN DE LOS TRANSPORTADORES DE NEUROTRANSMISORES COMO UNA HERRAMIENTAPARA EL ESTUDIO DE LAS SINÁPSIS QUÍMICAS DEL SISTEMA NERVIOSO CENTRAL: SU APLICACIÓN EN PROCESOSPATOLÓGICOS COMO LA EPILEPSIA (Apoyado por COECYTJAL-U. de G. 489 y CONACYT-Apoyo complementario 117773).

3. INNOVACIÓN AL MÉTODO DE INMUNOENSAYO PARA LA DETERMINACION DE PROTEINAS DE BAJO PESOMOLECULAR Y SU APLICACIÓN EN LA INVESTIGACIÓN BIOMÉDICA (Apoyado por COECYTJAL-U. de G. 558).

Algunas Publicaciones:•Differential effects of trimethylamineand quinine on seizures induced by 4-aminopyridine administration in the entorhinal cortex of vigilant rats. Laura Medina-Ceja , Consuelo Ventura-Mejía. Seizure 19 (2010) 507–513.

•Antiepileptic effect of carbenoxoloneon seizures induced by 4-aminopyridine: a study in the rat hippocampus and entorhinal cortex. Laura Medina-Ceja, Antonio Cordero-Romero, Alberto Morales-Villagrán. Brain Research 1187 (2008) 74-81.

•Structural and functional characteristics of glutamate transporters: how they are related to epilepsy and oxidative stress. L. Medina-Ceja a, H. Guerrero-Cazares, A. Canales-Aguirre, A. Morales-Villagrán, A. Feria-Velasco. Revista de Neurología 45 (2007) 341-352.

Gracias por su atención

LA MUJER EN LA CIENCIA:

CAPACIDAD

INTEGRACIÓN

DESARROLLO

DISCIPLINA

ORDEN Y SECUENCIA

FLEXIBILIDAD

RESPONSABILIDAD

TRABAJO

INTUICIÓN

LINGÜÍSTICA

ESCRITURA

DEDICACIÓN

CONSTANCIA

BUSQUEDA

INCONFORMIDAD

DECISIÓN

EMPEÑO

Agnodice.- Ateniense 300 A.C.

María la Judía.- Alejandrina (siglo II)

Hypatía.- Griega (siglo VI)

Trotula.- Italiana (¿ – 1097)

Hildegarda de Bingen.- Alemana (1098–1179)

Emilie du Chatelet.- Francesa 1706 – 1749

James Miranda Stuart Barry.- Inglesa 1795 – 1865

Ada Augusta Lovelace.- Inglesa (1815-1852)

Sofía Kovalevski.- Rusa (1850 – 1891)

Paulina Luisi.- Uruguaya (1865-1949)

Filomena Francisco.- Filipina (1886-1949)

Mileva Maric.- Yugoslava 1875 – 1948

Margaret Mead.- Norteamericana . 1901 – 1978

Rebeca Gerschman.- 1903 – 1986 - Fisióloga y bióloga

Eugenia Sacerdote de Lustig.- (1910) Química y bióloga.

Rita Levi-Montalcini.- Italiana