Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
Abstract
Los ganglios de la base (GB) son núcleos subcorticales involucrados en el control voluntario del movimiento y en procesos mnésicos, atencionales y motivacionales. En los animales adultos, la actividad de estos núcleos depende fuertemente de la dopamina, que regula el flujo de información cortical hacia el estriado, que es el núcleo de "entrada" de los GB. Sin embargo, el conocimiento de la maduración funcional de estos circuitos en el pasaje de la infancia a la adultez y si las vías dopaminérgicas ejercen un rol sobre este proceso, es escaso. Algunas alteraciones conductuales de condiciones neuropsiquiátricas asociadas al desarrollo, como el síndrome de Gilles de la Tourette, el Déficit de Atención con Hiperactividad (ADHD) o el Trastorno Obsesivo Compulsivo, han sido explicadas por alteraciones de la función dopaminérgica y de los circuitros frontoestriatales. Por lo tanto resulta de interés comprender los procesos madurativos normales y patológicos de estos circuitos en relación a las vías dopaminérgicas. La hipótesis general en la que se enmarca esta tesis es que los circuitos córticoestriatales son inmaduros al momento del nacimiento y que durante la infancia y adolescencia ocurren cambios sustanciales en el conexionado anatómico y funcional que les confieren las características del sistema adulto. En estos procesos madurativos la dopamina jugaría un papel central y la conectividad adquirida durante el desarrollo y moldeada por la experiencia condicionaría las conductas mediadas por los GB. Un corolario de esta hipótesis es que alteraciones postnatales que afecten la conectividad córticoestriatal podrían ser el sustrato de alteraciones conductuales asociadas a patologías de los GB que podrían manifestarse en distintas etapas de la vida. Para evalular esta hipótesis trabajamos con un modelo animal de lesión de neuronas dopaminérgicas neonatal y estudiamos las propiedades electrofisiológicas del sistema córticoestriatal en el pasaje de la infancia hacia la adultez. Los resultados obtenidos indican que, comparado con los ratones juveniles, en los ratones adultos la densidad de neuronas estriatales espontáneamente activas decae, la conectividad funcional córticoestriatal aumenta, la probabilidad de respuesta estriatal a estímulos focales en la corteza disminuye y la capacidad de sufrir depresión sináptica córticoestriatal disminuye. Encontramos que algunos de estos procesos madurativos parecen ser facilitados por las vías dopaminérgicas (densidad de sitios activos y resistencia a la LTD), mientras que otros, en apariencia, maduran normalmente en los ratones con lesión neonatal. Estos resultados apoyan la hipótesis de trabajo y sugieren que perturbaciones sobre la neurotransmisión dopaminérgica en etapas tempranas del desarrollo pueden producir efectos duraderos sobre algunas capacidades de los circuitos córticoestriatales mientras que otras pueden madurar gracias a mecanismos compensatorios.Basal Ganglia (BG) are a group of subcortical nuclei involved in voluntary motor control and in some of the mnesic, attentional and motivational aspects of behaviour. BG activity in adult animals is highly dependent on dopamine which regulates cortical information flow through the striatum, which is the main input nucelus of the BG. However, the current knowledge of the functional development of these circuits during adolescence and whether dopamine pathways are involved in that process is scarce. Some of the behavioural alterations observed in neuropsychiatric disorders, such as Gilles de la Tourette syndrome, Attention/Deficit Hyperactivity Disorder (ADHD) or Obsesive Compulsive Disorder have been attributed to deficiencies in dopaminergic and frontostriatal circuits function. Thus, it is of interest to better understand normal and pathological developmental processes of these circuits in relation to dopamine pathways. The general hypothesis of this Thesis is that corticostriatal circuits are immature at the time of birth and substantial changes take place during infancy and adolescence at the functional and anatomical level. During this developmental period dopamine would play a key role and the final connectivity of the system acquiered through development and sculpted by experience would have an impact on the behaviour sustained by the BG. To assess whether the maturation of corticostriatal functional connectivity is altered by early dopamine depletion, we examined preadolescent and postadolescent urethane-anesthetized mice with or without dopamine-depleting lesions. We specifically studied (1) synchronization between striatal neuron discharges and oscillations in frontal cortex field potentials and (2) striatal neuron responses to frontal cortex stimulation. In adult control mice striatal neurons were less spontaneously active, less responsive to cortical stimulation, and more temporally tuned to cortical rhythms than in infants. Striatal neurons from hyperlocomotor mice required more current to respond to cortical input and were less phase locked to ongoing oscillations, resulting in fewer neurons responding to refined cortical commands. By adulthood some electrophysiological deficits waned other remained substantially elevated whereas other remained. These results are compatible with our working hypothesis and suggest that early disruption of dopaminergic neurotransmission during postnatal development might produce enduring effects over some capacities of the corticostriatal circuits while other might be subject to commpensatory mechanisms.Fil:Galiñanes, Gregorio. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina
