Resumen de Caracterización y estudio funcional de neuronas con actividad espontánea en el asta dorsal de la médula espinal
- español
El asta dorsal de la médula espinal es un área de gran relevancia para el procesamiento de la información nociceptiva. Las neuronas de esta región pueden presentar actividad espontánea en ausencia de estimulación externa, un fenómeno poco estudiado y cuya función a día de hoy se desconoce.
Con el fin de estudiar esta actividad, en este trabajo se realizaron registros extracelulares con matrices de multielectrodos en una preparación médula espinal mantenida in vitro. Adicionalmente, se registró la actividad espontánea de aferentes primarias desde las raíces dorsales contenidas en la preparación.
Se comprobó que las neuronas espinales mostraban distintos patrones de actividad espontánea, diferenciados en base a la regularidad y a la agrupación en ráfagas de los potenciales de acción. La actividad de estas neuronas podía originarse bien en base a las conexiones sinápticas recibidas desde otros elementos del circuito, bien por medio de mecanismos de ritmicidad intrínsecos. En este último caso, se demostró que la corriente h y la corriente persistente de sodio eran responsables de la generación de esta actividad espontánea intrínseca. Las neuronas espontáneas establecían entre ellas relaciones de correlación que implicaban un gran número de elementos de la red, formando lo que denominamos eventos sincrónicos. Estos se encontraban íntimamente relacionados con la actividad espontánea registrada en las aferentes primarias: los potenciales de raíz dorsal y los reflejos de raíz dorsal. Esta última actividad permitía la identificación de aferentes primarias individuales, lo que utilizamos para establecer relaciones de conectividad funcional con las neuronas espinales. Para ello desarrollamos una herramienta de inteligencia artificial que nos permitió concluir que existían neuronas espinales que podían actuar como elementos presinápticos y postsinápticos respecto a las aferentes. Finalmente analizamos la influencia del sistema descendente sobre esta actividad, comprobando que tanto noradrenalina como serotonina ejercen un control muy específico sobre la actividad espontánea, siendo los eventos sincrónicos y la actividad correlacionada de aferentes muy sensible a estos neurotransmisores.
- English
The dorsal horn of the spinal cord is an important region for the processing of nociceptive information. The neurons of this area can show spontaneous activity in the absence of external stimulation, a phenomenon that has not been studied deeply enough and therefore its function is still unknown.
In order to study this activity, in this work we performed extracellular recordings with multi-electrode arrays in a spinal cord preparation maintained in vitro. Additionally, we recorded the spontaneous activity of primary afferents from the dorsal roots contained in the preparation.
It was found that spinal neurons showed distinct patterns of spontaneous activity, distinguishable according to regularity and burst clustering of action potentials. The activity of these neurons could originate either on the basis of synaptic input received from other elements of the circuit or by intrinsic automatism. In the latter case, we proved that the h-current and the persistent sodium current were responsible for the generation of this intrinsic firing. The spontaneous neurons established correlation relationships among themselves involving a large number of elements, forming what we called population bursts. These were closely related to the spontaneous activity recorded in the primary afferents: dorsal root potentials and dorsal root reflexes. Dorsal root reflexes allowed the identification of individual primary afferents, so we could analyze functional connectivity between dorsal horn neurons and primary afferents. For this purpose, we developed a machine learning algorithm that allowed us to identify spinal neurons that could act as presynaptic and postsynaptic elements with respect to afferents. Finally, we assessed the influence of the descending control system on this activity, finding that both noradrenaline and serotonin exert a very specific control over spontaneous activity, with synchronous events and correlated afferent activity being especially sensitive to these neurotransmitters.
