Deep hypothermia prevents striatal alterations produced by perinatal asphyxia: Implications for the prevention of dyskinesia and psychosis

GABAergic medium spiny neurons are the main neuronal population in the striatum. Calbindin is preferentially expressed in medium spiny neurons involved in the indirect pathway. The aim of the present work is to analyze the effect of perinatal asphyxia on different subpopulations of GABAergic neurons in the striatum and to assess the outcome of deep therapeutic hypothermia. The uterus of pregnant rats was removed by cesarean section and the fetuses were exposed to hypoxia by immersion in water (19 min) at 37°C (perinatal asphyxia). The hypothermic group was exposed to 10°C during 30 min after perinatal asphyxia. The rats were euthanized at the age of one month (adolescent/adult rats), their brains were dissected out and coronal sections were immunolabeled for calbindin, calretinin, NeuN, and reelin. Reelin+ cells showed no staining in the striatum besides subventricular zone. The perinatal asphyxia (PA) group showed a significant decrease in calbindin neurons and a paradoxical increase in neurons estimated by NeuN staining. Moreover, calretinin+ cells, a specific subpopulation of GABAergic neurons, showed an increase caused by PA. Deep hypothermia reversed most of these alterations probably by protecting calbindin neurons. Similarly, there was a reduction of the diameter of the anterior commissure produced by the asphyxia that was prevented by hypothermic treatment.Fil: Vazquez, Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Acuña, Andres. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Soliño, Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: López Costa, Juan José. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Kargieman, Lucila. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; ArgentinaFil: Loidl, Cesar Fabian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; Argentin

Subjective utility moderates bidirectional effects of conflicting motivations on pain perception

Minimizing pain and maximizing pleasure are conflicting motivations when pain and reward co-occur. Decisions to prioritize reward consumption or pain avoidance are assumed to lead to pain inhibition or facilitation, respectively. Such decisions are a function of the subjective utility of the stimuli involved, i.e. the relative value assigned to the stimuli to compare the potential outcomes of a decision. To test perceptual pain modulation by varying degrees of motivational conflicts and the role of subjective utility, we implemented a task in which healthy volunteers had to decide between accepting a reward at the cost of receiving a nociceptive electrocutaneous stimulus or rejecting both. Subjective utility of the stimuli was assessed by a matching task between the stimuli. Accepting reward coupled to a nociceptive stimulus resulted in decreased perceived intensity, while rejecting the reward to avoid pain resulted in increased perceived intensity, but in both cases only if a high motivational conflict was present. Subjective utility of the stimuli involved moderated these bidirectional perceptual effects: the more a person valued money over pain, the more perceived intensity increased or decreased. These findings demonstrate pain modulation when pain and reward are simultaneously present and highlight the importance of subjective utility for such modulation

Proyecciones de la corteza prefrontal a los núcleos monoaminérgicos del mesencéfalo: vías y receptores implicados

Trabajo presentado para optar al grado de Doctor en Biología por la Universidad de Barcelona, programa de doctorado de Neurociencias (Departamento de Biología Celular y Anatomía Patológica, Facultad de Medicina de la Universidad de Barcelona).-- Trabajo realizado en el Departamento de Neuroquímica y Neurofarmacología del Instituo de Investigaciones Biomédicas de Barcelona (IIBB-CSIC).La relación entre la CPFm y los núcleos del ATV y RD forma parte de la fisiopatología de muchos trastornos psiquiatricos. En este trabajo se han encontrado una importante proporción de neuronas de CPF que bifurcan sus axones proyectando tanto al ATV como al RD. Las estrategias experimentales utilizadas incluyeron utilizando técnicas de electrofisiología y de trazado de vías. Con respecto a las primeras, se estimuló secuencialmente el RD y el ATV, registrándose los correspondientes potenciales antidrómicos en neuronas de CPFm. Las latencias obtenidas desde el ATV fueron de 7.9 ± 0.7 ms con una velocidad de propagación del potencial estimada en 1.76± 0.14 (n=35, ATV) y en el caso del RD las latencias fueron de 13.7 ± 0.8 con una velocidad estimada de 1.11± 0.06m/s (n=31, RD). Se registraron potenciales antidrómicos desde ambas áreas en un 60% de las neuronas piramidales registradas. Un 78% de las neuronas que proyectan al RD también proyectan al ATV y un 72% de las que proyectan al ATV también proyectan al RD. Los estudios histológicos muestran que las neuronas piramidales de la CPFm captaron ambos trazadores cuando estos fueron inyectados por separado en el ATV y el RD. La proporción de neuronas doblemente marcadas fue similar al observado por electrofisiología (ATV 81±18; RD 52±9; dobles 31±4; n = 5 ratas) confirmando los resultados obtenidos mediante esta técnica. Además, se combinaron técnicas de inmuhistoquímica con técnicas de hibridación in situ con oligonucleótidos de ADN, siendo uno de los primeros trabajos conocidos por nosotros donde se hayan podido combinar ambas técnicas. Se determino que una gran proporción de las neuronas de proyección a los núcleos aminérgicos del ATV y el RD contenían el mensajero del receptor 5-HT2A. En el caso del ATV se observó que los porcentajes para la CPFm oscilaban entre el 43 y el 60% con una media de 52 ± 5% mientras que para la OFC se encontraron proporciones de 45% y 71% en dos de las ratas inyectadas. En el caso del RD se obtuvieron resultado similares. Para la CPFm la proporción de neuronas de proyección que expresaban el 5-HT2A fue de entre 60% y 67% para la corteza derecha y de entre 59% y 71% para la corteza izquierda. Además se encontraron una gran cantidad de neuronas de proyección en el OFC que también expresaban el mensajero del receptor 5-HT2A 64% a 75% en la corteza derecha y en la izquierda (73% a 81%). Otro punto estudiado en esta tesis fue la distribución de subunidades del receptor AMPA en el ATV y el RD. No se observó una distribución homogénea del receptor GluR1 en estos núcleos aminérgicos. En el RD este receptor fue hallado en células GABAérgicas pero no células serotoninérgicas. Se evaluó también su posible presencia en células dopaminérgicas encontrándose un nivel de marcaje muy tenue muy inferior al observado para el mismo tipo celular en el ATV a pesar de haberse realizado los experimentos en simultaneo. Un punto importante a aclarar es que se encontraron células GluR1 positivas en el RD que no eran GABAérgicas. Al realizarse la inmunohistoquímica del receptor GluR2 se observo que este si estaba presente en neuronas serotoninérgicas. También se evaluó la presencia presináptica de ambos recetores en fibras serotoninérgicas y del GluR1 en fibras dopaminérgicas. En la CPFm no se encontró la presencia de ninguna de estas subunidades a nivel presináptico en los axones estudiados. Estos resultados aportan datos morfológicos que ayudan a la comprensión del mecanismo de acción de los antipsicóticos en general y de los atípicos en particular.Este trabajo ha sido financiado con los siguientes proyectos: Control de la actividad de las neuronas serotoninérgicas y noradrenérgicas por la corteza prefrontal. Modulación por fármacos antidepresivos: CICYT SAF 2001-2133. Monoaminergic neurotransmission in prefrontal cortex. Target for augmentation strategies in schizophrenia: SENY Fundació. Papel de la corteza prefrontal en la fisiopatología de la esquizofrenia y acción terapéutica de fármacos antipsicóticos: CICYT (SAF2004-05525). Y ha sido realizada con la ayuda de las siguientes becas predoctorales: Beca de formación de personal universitario, Ministerio de Educación y Ciencia.Peer Reviewe

Proyecciones de la corteza prefrontal a los núcleos monoaminérgicos del mesencéfalo: vías y receptores implicados

[spa] La relación entre la CPFm y los núcleos del ATV y RD forma parte de la fisiopatología de muchos trastornos psiquiatricos. En este trabajo se han encontrado una importante proporción de neuronas de CPF que bifurcan sus axones proyectando tanto al ATV como al RD. Las estrategias experimentales utilizadas incluyeron utilizando técnicas de electrofisiología y de trazado de vías. Con respecto a las primeras, se estimuló secuencialmente el RD y el ATV, registrándose los correspondientes potenciales antidrómicos en neuronas de CPFm. Las latencias obtenidas desde el ATV fueron de 7.9 ± 0.7 ms con una velocidad de propagación del potencial estimada en 1.76± 0.14 (n=35, ATV) y en el caso del RD las latencias fueron de 13.7 ± 0.8 con una velocidad estimada de 1.11± 0.06m/s (n=31, RD). Se registraron potenciales antidrómicos desde ambas áreas en un 60% de las neuronas piramidales registradas. Un 78% de las neuronas que proyectan al RD también proyectan al ATV y un 72% de las que proyectan al ATV también proyectan al RD. Los estudios histológicos muestran que las neuronas piramidales de la CPFm captaron ambos trazadores cuando estos fueron inyectados por separado en el ATV y el RD. La proporción de neuronas doblemente marcadas fue similar al observado por electrofisiología (ATV 81±18; RD 52±9; dobles 31±4; n = 5 ratas) confirmando los resultados obtenidos mediante esta técnica. Además, se combinaron técnicas de inmuhistoquímica con técnicas de hibridación in situ con oligonucleótidos de ADN, siendo uno de los primeros trabajos conocidos por nosotros donde se hayan podido combinar ambas técnicas. Se determino que una gran proporción de las neuronas de proyección a los núcleos aminérgicos del ATV y el RD contenían el mensajero del receptor 5-HT2A. En el caso del ATV se observó que los porcentajes para la CPFm oscilaban entre el 43 y el 60% con una media de 52 ± 5% mientras que para la OFC se encontraron proporciones de 45% y 71% en dos de las ratas inyectadas. En el caso del RD se obtuvieron resultado similares. Para la CPFm la proporción de neuronas de proyección que expresaban el 5-HT2A fue de entre 60% y 67% para la corteza derecha y de entre 59% y 71% para la corteza izquierda. Además se encontraron una gran cantidad de neuronas de proyección en el OFC que también expresaban el mensajero del receptor 5-HT2A 64% a 75% en la corteza derecha y en la izquierda (73% a 81%). Otro punto estudiado en esta tesis fue la distribución de subunidades del receptor AMPA en el ATV y el RD. No se observó una distribución homogénea del receptor GluR1 en estos núcleos aminérgicos. En el RD este receptor fue hallado en células GABAérgicas pero no células serotoninérgicas. Se evaluó también su posible presencia en células dopaminérgicas encontrándose un nivel de marcaje muy tenue muy inferior al observado para el mismo tipo celular en el ATV a pesar de haberse realizado los experimentos en simultaneo. Un punto importante a aclarar es que se encontraron células GluR1 positivas en el RD que no eran GABAérgicas. Al realizarse la inmunohistoquímica del receptor GluR2 se observo que este si estaba presente en neuronas serotoninérgicas. También se evaluó la presencia presináptica de ambos recetores en fibras serotoninérgicas y del GluR1 en fibras dopaminérgicas. En la CPFm no se encontró la presencia de ninguna de estas subunidades a nivel presináptico en los axones estudiados. Estos resultados aportan datos morfológicos que ayudan a la comprensión del mecanismo de acción de los antipsicóticos en general y de los atípicos en particular

Simultaneous projections from prefrontal cortex to dopaminergic and serotonergic nuclei

Derangements of the prefrontal cortex (PFC) and of brainstem monoaminergic systems occur in depression and schizophrenia. Anatomical and functional evidence supports a PFC control of the brainstem monoaminergic systems. Similarly, the PFC contains a high density of monoamine receptors for which antipsychotic drugs exhibit high affinity. This raises the possibility that pathological or drug-induced changes in PFC may subsequently alter monoaminergic activity. Recent data indicate that a substantial proportion of PFC pyramidal neurons projecting to the ventral tegmental area (VTA) or the dorsal raphe nucleus (DR) express the 5-HT2A receptor mRNA, which suggests that atypical antipsychotic drugs affect serotonergic and dopaminergic function by targeting PFC 5-HT2A receptors. Using electrophysiological and tract-tracing techniques we examined whether PFC pyramidal neurons projecting to DR are segregated from those projecting to the VTA. Sequential electrical stimulation of these nuclei in anaesthetized rats evoked antidromic potentials from both areas in the same pyramidal neurons of the medial PFC (60%, n=30). A similar percentage of dual DR+VTA projection neurons (50%) was obtained using the reciprocal collision test (n=85). Similarly, tracer application (Fluoro-Gold in VTA and cholera toxin B in DR, or vice versa) retrogradely labelled pyramidal neurons in PFC projecting to VTA (81±18), to DR (52±9) and to both nuclei (31±4, n=5 rats). Overall, these results indicate that the PFC may simultaneously coordinate the activity of dopaminergic and serotonergic systems within a short temporal domain, supporting a concerted modulation of the ascending serotonergic and dopaminergic activity during antipsychotic drug treatment.This work was supported by grants SAF 2007–62378, FIS PI060264 and SENY Fundació. P.V-B. was the re- cipient of a FPU predoctoral fellowship from the Spanish Ministry of Education. P.C. is supported by the Researcher Stabilization Programme of the Health Department of the Generalitat de Catalunya. Dr J. L. Lanciego for helpful suggestions in tracer ex- periments during the course of this work.Peer reviewe

Deep hypothermia reverses behavioral and histological alterations in a rat model of perinatal asphyxia

The consequences of perinatal asphyxia (PA) include alterations which may manifest as schizophrenia. Characteristic features of this disease include a decrease in specific subpopulations of GABAergic cells and deterioration of social interaction. The purpose of this study is to assess if a deep and short-hypothermic treatment can ameliorate this damage in a model of PA. Rats offsprings were exposed to 19 min of asphyxia by immersing the uterus horns in water at 37 °C followed by 30 min in air at 10 °C that resulted in 15 °C body temperature. At postnatal day 36–38, the rats were tested in the open field and social interaction paradigms and processed for immunostaining of calbindin and reelin. A brief exposure to deep hypothermia reversed the deterioration produced by PA in play soliciting. PA decreased the density of calbindin neurons in layer II of the Anterior Insular Cortex, while deep hypothermia reversed this effect. Paradoxically, in AIC, there was a significant increase in the number of reelin-secreting neurons in layers II and III generated by PA and this increase was reversed by hypothermia. This suggests a compensatory mechanism, where reelin neurons trend to compensate for the loss of calbindin neurons, at least within Anterior Insular Cortex. Finally, the deep hypothermic shock might represent a valuable therapeutic alternative to treat PA.Fil: Abal, Facundo Juan Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Peña, Elena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Rojo, Yanina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Acuña, Andres. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Loidl, Cesar Fabian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; Argentin