Estudio de la formación de circuitos neuronales a través del Cuerpo Calloso.

• Autores: Noelia Sofía de León Reyes
• Directores de la Tesis: Marta Nieto López (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2021
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Paola Bovolenta Nicolao (presid.), Isabel Perez Otaño (secret.), Benedikt Berninger (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biociencias Moleculares por la Universidad Autónoma de Madrid
• Materias:
  • Ciencias de la vida
    • Biología molecular
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
• Resumen

  • Las neuronas del neocórtex establecen múltiples circuitos que median el procesamiento neuronal complejo así como distintos comportamientos sociales que nos permiten interactuar y adaptarnos al entorno. Dentro de estos circuitos, el cuerpo calloso (CC) conecta los dos hemisferios corticales de los mamíferos facilitando el desarrollo de funciones de alto orden. Antes de nuestros estudios, se consideraba que la identidad de las neuronas callosas y no callosas se determinaba poco después del nacimiento de la neurona. Este modelo afirmaba que ciertas poblaciones, como las neuronas de lámina (L) 4, nunca proyectaban a través del CC. Gracias a un nuevo enfoque metodológico basado en la inyección de un trazador retrógrado directamente en el CC de ratones, describimos que, al inicio del desarrollo, la mayoría de las neuronas corticales proyectan hacia el hemisferio opuesto. Los circuitos del CC adulto surgen tras el refinamiento/estabilización diferencial que experimentan las proyecciones callosas exuberantes. Estas dinámicas de refinamiento varían significativamente entre las áreas funcionales y las capas corticales. Como ejemplo, en la corteza somatosensorial primaria (S1), mientras que las neuronas L4 refinan casi todas sus proyecciones callosas iniciales, otras poblaciones como las neuronas L2/3 o L5 experimentan menos refinamiento.

    A su vez, investigamos el papel de la actividad aferente que recibe la corteza en el proceso de selección de los mapas callosos. Al realizar intervenciones quirúrgicas y genéticas de los circuitos sensoriales, demostramos que las tasas de refinamiento dependen de las aferencias de los distintos núcleos talámicos. Estas alteraciones sensoriales producen circuitos interhemisféricos no canónicos que implican reducciones pero también incrementos en las proporciones finales de neuronas callosas. Esto demuestra que las proyecciones interhemisféricas exuberantes pueden integrarse en los circuitos adultos, reflejando la plasticidad y el potencial calloso de las neuronas dentro de todas las láminas de la corteza. En el trabajo presentado aquí, también caracterizamos un circuito interhemisférico no descrito previamente originado por neuronas callosas ubicadas en L4 de la corteza somatosensorial suplementaria (S2). Estas proyecciones interhemisféricas, de función desconocida, establecen conexiones en la corteza S2 contralateral. Los experimentos de registros intracelulares in vivo nos permitieron describir que las neuronas S2 tienen una mayor respuesta neuronal ante los estímulos táctiles ipsilaterales en comparación con las neuronas en S1, que presentan una respuesta baja o nula. La estimulación de los bigotes contralaterales activa de manera similar las neuronas S1 y S2. Esto sugiere que las neuronas S2 participan en el procesamiento bilateral de la información sensorial.

    Finalmente, para evaluar si la exuberancia axonal descrita en el CC podría aplicarse a otros circuitos bilaterales dentro del cerebro, analizamos el desarrollo de las proyecciones interhemisféricas a través de la comisura dorsal del hipocampo. Contrariamente a los datos descritos en el CC, las proyecciones interhemisféricas del hipocampo se estabilizan justo después del nacimiento y no experimentan refinamiento. En general, los datos presentados en esta tesis contribuyen al entendimiento de cómo surgen los circuitos corticales y revelan que el desarrollo de CC es un proceso mucho más plástico de lo que se suponía anteriormente. Esto nos ayuda a comprender no solo las posibles causas de las patologías del desarrollo relacionadas con el CC, sino también la propia variabilidad entre los individuos.