Plasticidad dependiente de experiencia en la codificación de olores

• Autores: Marachlian, Emiliano
• Año de publicación: 2015
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Locatelli, Fernando Federico
• Materia: OLFATO; IMAGING DE CALCIO; PLASTICIDAD DEPENDIENTE DE EXPERIENCIA; CONTROL DE GANANCIA; ABEJA; SMELL; CALCIUM IMAGING; PLASTICITY; GAIN CONTROL; BEE
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Desde los estímulos sensoriales que los organismos vivos sensan hasta la percepción internaque estos se hacen del mundo que los rodea, ocurren una serie de transformaciones quele permiten al individuo extraer información relevante y filtrar aquella que no tenga valorpredictivo. El ejemplo del olfato es especialmente interesante pues los seres vivos deben ser capacesde decodificar del ambiente estímulos complejos y en continuo cambio. En ese contexto, laplasticidad cumple un papel fundamental dado que un estímulo puede ser percibido de manerasdiferentes (dependiendo del estado motivacional y de la experiencia previa del individuo)permitiéndoles a los organismos adaptarse e ir ajustando la imagen interna de su entorno. En el presente trabajo se estudió, mediante experimentos de comportamiento e imagingde calcio, la plasticidad dependiente de experiencia en el lóbulo antenal (AL), primera etapade procesamiento olfativo de la abeja Apis mellifera. Se observó que la experiencia con unolor recompensado afecta la representación de las mezclas que contienen dicho olor. Luegode la experiencia las mezclas son representadas en el AL de manera que se parecen más alolor recompensado y menos al olor sin valor predictivo. El significado neuronal y funcionalde estos cambios sería que, luego de la experiencia, la representación modificada adopta máselementos que permiten codificar y reconocer al estímulo relevante. Además mediante simulaciones numéricas se propuso modelar las fuerzas sinápticas delas neuronas inhibitorias locales del AL para estudiar las propiedades de control de gananciaque estas infieren a la red. Describimos la dependencia que el control de ganancia tiene de lasfuerzas sinápticas inhibitorias y del número de receptores que son reclutados por el estímulo. Mediante experimentos de imaging y farmacológicos describimos el aporte de las inhibicionesal control de ganancia en el lóbulo antenal de las abejas. Los mecanismos de control de ganancia y de plasticidad dependiente de experiencia sondiscutidos en términos de su contribución a la transformación que la información sensorialsufre desde los receptores en la prefería hasta la representación interna que permite supercepción.
Sensory stimuli are sensed at the periphery of the organisms and converted into its internalperception thanks to a series transformations that allows animals extract relevant informationand filter out the one without predictive value. The olfactory system is an interesting example since living beings have to be able todecode the complex and varying olfactory stimuli from the environment to extract andrecognize informative stimuli. In this context, plasticity plays an important role, since thesame stimulus might be perceived differently depending on the motivational state or thespecific experience of the individual. The possibility to adapt their olfactory perceptionallows animals keep their internal representation of the environment always tuned. In this work we combined behavior and calcium imaging experiments to study experiencedependent plasticity in the antennal lobes, the first olfactory center in the brain of the honeybee Apis mellifera. We found that experience with a rewarded odor affects the representationof mixtures that contain that odor. After the experience the representation of the mixtureis more similar to the representation of the rewarded component and less similar to thenon-rewarded component. The meaning of the change is that the neural representation ofthe mixtures incorporates more elements that allow the recognition of the meaningful odor. Furthermore, by means of numerical simulations, we modeled the synaptic strength of theinhibitory local neurons in the AL to study the gain control properties of the network. Wedescribed how gain control depends on the stimulus strength and the number of receptorsthat are recruited by the stimulus. Parts of the conclusions obtained from the model werefurther tested in calcium imaging experiments combined with pharmacology to block thelocal inhibitory network. The mechanisms related with gain control and experience dependent plasticity are discussedin terms of their contribution to the transformation of the sensory information suffersfrom the receptors at the periphery to the internal representation that allows perception.
Fil: Marachlian, Emiliano. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.