Mecanismos que median ventanaóns de plasticidad sináptica en el hipocampo y corteza somatosensorial de rat

Resumen

Durante el desarrollo del sistema nervioso existen periodos críticos de plasticidad, conocidos como ventanas de plasticidad, que permiten la organización y refinamiento de las conexiones sinápticas, permitiendo que se establezcan de manera definitiva los circuitos sinápticos que permiten la adecuada fisiología del organismo adulto. La spike timing-dependent plasticity es una forma de plasticidad detectada en todas las especies animales examinadas hasta la fecha, que puede explicar los procesos de organización y refinamiento sinápticos, además de los procesos de aprendizaje y memoria. En el presente trabajo de tesis doctoral, se ha estudiado el perfil de desarrollo de una forma de spike timing-dependent long-term depression (t-LTD) existente en la sinapsis CA3-CA1 del hipocampo de ratón, que está presente hasta la tercera semana del desarrollo, desapareciendo durante la cuarta, y transformándose en una spike timing-dependent long-term potentiation (t-LTP) durante la quinta. Los receptores presinápticos de tipo NMDA en la sinapsis CA3-CA1 de hipocampo están tónicamente activos mediando un incremento de la transmisión sináptica glutamatérgica evocada y espontánea hasta la tercera semana del desarrollo, dejando de estarlo a partir de la quinta. En esta sinapsis, además, se produce durante el desarrollo un incremento de la inhibición mediada por la activación de receptores presinápticos de adenosina de tipo 1 (A1R), llevada a cabo por adenosina de origen astrocitario, y que participa tanto en la pérdida de la t-LTD durante la cuarta semana del desarrollo, como en su posterior transformación en t-LTP. Asimismo, para la t-LTP en la sinapsis CA3-CA1, es necesaria la participación de receptores metabotrópicos de glutamato de tipo 5 presinápticos, que son activados por glutamato. Para que la t-LTP sea posible, los astrocitos requieren, a su vez, de señalización de óxido nítrico para la liberación de gliotransmisores. De manera análoga, se ha estudiado también el perfil de desarrollo de una forma de t-LTD en la sinapsis L4-L2/3 de la corteza somatosensorial de ratón, la cual desaparece al final de la cuarta semana del desarrollo postnatal. Esta pérdida de t-LTD durante el desarrollo de la corteza somatosensorial viene determinada también por un aumento en la inhibición mediada por la activación de A1R presinápticos. Estos resultados, de manera conjunta, muestran la presencia de mecanismos de plasticidad que se ven alterados durante el desarrollo, en diferentes regiones del cerebro. El conocimiento de estos mecanismos proporciona una mayor comprensión del desarrollo normal, lo cual puede contribuir al estudio y al desarrollo de herramientas terapéuticas de los trastornos neurológicos del desarrollo.