Estructura sináptica de los circuitos tálamo-corticales: análisis cuantitativo 3D de los botones sinápticos de los núcleos ventral posteromedial y posterior del ratón adulto
Author
Rodríguez Moreno, JavierAdvisor
Clascá Cabré, FranciscoEntity
UAM. Departamento de Anatomía, Histología y NeurocienciaDate
2017-07-14Subjects
Sinapsis - Tesis doctorales; Tálamo - Tesis doctorales; MedicinaNote
Tesis doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Medicina, Departamento de Anatomía, Histología y Neurociencia. Fecha de lectura: 14-07-2017Esta tesis tiene embargado el acceso al texto completo hasta el 14-01-2019
Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.
Abstract
Las proyecciones tálamo-corticales constituyen la vía de entrada a la corteza cerebral de
información sensorial procedente de la periferia. Además, constituyen un relevo de
información entre áreas corticales estableciendo un control del flujo de información en
la comunicación cortico-tálamo-cortical. Lejos de ser similares, las neuronas talámicas,
agrupadas en diferentes núcleos, poseen una diversidad en cuanto a sus arquitecturas
axónicas conectivas, lo que, en último término, determina su función.
En la corteza somatosensorial primaria de roedores, las sinapsis ‘lemniscales’ o
‘específicas’ procedentes de la porción dorsomedial del núcleo ventral posteromedial
talámico (VPMdm) se establecen con las neuronas de capa 4, mientras que el núcleo
posterior (Po), ‘paralemniscal’ o ‘multiespecífico’, conecta con las neuronas
piramidales de capa 5a. A pesar del reducido número de botones tálamo-corticales, su
sinapsis es altamente eficaz, lo cual podría depender de las características estructurales
que presentan dichos botones. A través de un abordaje de microscopía electrónica, se
han reconstruido y analizado cuantitativamente axones anterógradamente marcados, de
ambos núcleos talámicos, en sus correspondientes capas corticales.
La mayoría de las sinapsis se han localizado en botones, los cuales han mostrado
diferencias en cuanto a su tamaño, número y tamaño mitocondrial y número de
vesículas sinápticas. Además, los botones han establecido contacto sináptico en un 80%
con espinas dendríticas, algunas de las cuales forman grandes protrusiones dendríticas
incluidas por la membrana del botón presináptico. Se ha observado una densidad
postsináptica de tamaño similar en ambas poblaciones, sin embargo, existe una mayor
porcentaje de botones multisinápticos en axones procedentes de VPMdm.
En conjunto, las características estructurales de los elementos pre- y postsináptico
contribuyen al diferente fenotipo funcional observado para los axones de VPMdm como
núcleo talámico de ‘primer orden’, y para los axones de Po como núcleo talámico de
‘orden superior’ implicado en la modulación de la transmisión sináptica.
Palabras clave: Tálamo, Corteza somatosensorial, Diversidad sináptica, Microscopía
electrónica de transmisión, Espinas dendríticas. Thalamocortical projections are the main input relying sensory information from the
periphery to the cortex. In addition, they are part of a corticothalamocortical loop
between areas with a modulatory control. Far from being similar, thalamic neurons in
different thalamic nuclei have different axonal architectures, which determine its
function.
In rodents, synapses from the “specific” or “lemniscal” dorsomedial portion of the ventral
posteromedial nucleus (VPMdm) drive the primary somatosensory cortex layer 4 neurons, while
the 'paralemniscal' or 'multispecific' posterior nucleus (Po), connects with layer 5a pyramidal
neurons. Despite the relative low number of thalamocortical boutons, their synapses are highly
effective, which may depend on the structural synaptic features of these boutons. Through an
electron microscopy approach, we 3D-reconstructed and quantitatively analyzed anterogradely
labeled axons from both thalamic nuclei in their corresponding cortical layers.
Virtually all synapses are located in boutons, which have shown differences in their size,
number and mitochondrial size and number of synaptic vesicles. In addition, 80% of synapses
are on dendritic spines, some of which form large dendritic protrusions included by the
presynaptic bouton membrane. Both populations has been showed a postsynaptic density of
similar size, however, there is a higher percentage of multisynaptic boutons in VPMdm axons.
Taken together, the structural features of different pre- and postsynaptic elements contribute to
the different functional phenotype observed for VPMdm axons as a 'first order' thalamic
nucleus, and for Po axons as a 'higher order' thalamic nucleus involved in the modulation of
synaptic transmission.
Keywords: Thalamus, Somatosensory cortex, Synaptic diversity, Transmission electron
microscopy, Dendritic spines.
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