Actividad eléctrica cortical de alta frecuencia. Modulación por ritmos endógenos y sistema dopaminérgico

• Autores: Matías Lorenzo Cavelli Goncales
• Directores de la Tesis: Pablo Torterolo (dir. tes.), Giselle Prunell (codir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de la República (Uruguay) ( Uruguay ) en 2019
• Idioma: español
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: hdl.handle.net
• Resumen

  • La actividad electrografica cortical esta generada principalmente por las neuronas piramidales de la corteza cerebral y regulada por otras neuronas corticales y subcorticales. Estas poblaciones interactuan de forma dinamica (secuencial y/o sincrónica) generando los diversos ritmos electro-corticales.

    Estos patrones varian según el estado comportamental y las distintas funciones cognitivas.

    La actividad cortical se puede estudiar con distintas tecnicas electrofisiologicas, como el registro de unidades, los potenciales de campo local (LFP), el electrocorticográma (ECoG), el magnetoencefalográma (MEG) o el electroencefalográma (EEG). Durante el posgrado (Maestría y Doctorado) me he dedicado a investigar cuáles son estos patrones de actividad cortical, como varían durante la vigilia, el sueno y durante la manipulación de los distintos sistemas que regulan el ciclo sueño-vigilia (sistemas activadores y somnogénicos).

    En nuestro laboratorio nos hemos especializado en el analisis de la actividad del ECoG de alta frecuencia, actividad gamma (> 30 Hz), dado que estos patrones oscilatorios se encuentran fuertemente vinculados a la vigilia, las funciones cognitivas; entre ellas, la percepción. En este sentido y trabajando en diversos modelos animales (gato, rata, ratón) y humanos, encontramos que la actividad gamma es maxima durante la vigilia y que esta se pierde progresivamente durante las diferentes etapas del sueño lento. Por otra parte, cuando ingresamos al sueno REM (etapa donde ocurren preferentemente los ensuenos o actividad onirica), la actividad gamma local aumenta mientras que la comunicación entre areas alejadas del cerebro a esta frecuencia (coherencia gamma) cae hasta sus valores minimos. Estos resultados fueron replicados en varios ordenes de mamiferos, lo que nos llevo a postular que este fenómeno se encuentra conservado en la evolución.

    Tambien encontramos que la coherencia de las bandas de alta frecuencia puede ser modulada por otros ritmos del cerebro, como la actividad theta (5-10 Hz) de la red hipocampica (red vinculada a la formación de nuevas memorias) o los potenciales respiratorios generados por el pasaje de aire por las fosas nasales. Postulamos que dichas modulaciones son parte de procesos de comunicacion neuronal de acople entre frecuencias, que se presentan fuertemente dependientes del estado comportamental de los individuos, y que podrian estar en la base del proceso de integracion de la información neural distribuida.

    Por ultimo, nos encontramos indagando sobre que rol cumplen los sistemas de neuromodulación sobre la generación, mantenimiento y modulacion de la actividad de alta frecuencia. Particularmente el sistema el dopaminérgico. En este sentido mostramos como la lesión dopaminérgica de la Sustancia Nigra pars compacta (modelo animal de enfermedad de Parkinson) es capaz de disminuir la potencia y coherencia gamma a nivel de la neocorteza y el bulbo olfatorio. Por otra parte, observamos que la lesion dopaminergica con 6-hidroxidopamina genera importantes alteraciones en el acople respiratorio de la actividad gamma cortical.

    Tanto el sueno natural como las manipulaciones experimentales de los sistemas activadores o sus alteraciones durante diversas patologias han mostrado cursar con múltiples alteraciones en la capacidad de generar, modular y mantener la actividad gamma cortical. Por esto pensamos que varias alteraciones cognitivas y motoras que se observan en diversos trastornos psiquiátricos o neurológicos (por ejemplo, psicosis o Parkinson), podrian tener como base la imposibilidad de sincronizar y acoplar normalmente la actividad cerebral de alta frecuencia durante la vigilia.