Maduración neuronal en el giro dentado del hipocampo adulto

• Autores: Piatti, Verónica del Carmen
• Año de publicación: 2009
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Schinder, Alejandro F.; Szczupak, Lidia
• Materia: NEURODESARROLLO; NEUROGENESIS ADULTA; SINAPTOGENESIS; PLASTICIDAD NEURONAL; MICROSCOPIA CONFOCAL; ACTIVIDAD NEURONAL; NEURAL DEVELOPMENT; ADULT NEUROGENESIS; SYNAPTOGENESIS; NEURONAL PLASTICITY; CONFOCAL MICROSCOPY; NEURONAL ACTIVITY
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

El giro dentado del hipocampo es una de las áreas del cerebro adulto capaz de generar neuronas durante toda la vida. Al momento de comenzar la presente tesis se desconocía completamente el fenómeno por el cual una célula progenitora neural (NPC) se transforma en una neurona integrada en el circuito local. Se planteó entonces el objetivo de investigar de qué manera un proceso de desarrollo neuronal se integraría en un entorno completamente funcional como el giro dentado adulto. Para caracterizar este fenómeno se marcaron las NPCs del giro dentado de ratones adultos mediante un retrovirus modificado para expresar la proteína fluorescente verde en las neuronas nuevas. Inicialmente se estudió la progenie celular a diferentes intervalos post marcado retroviral analizando la progresión temporal de marcadores neuronales, la migración, y los cambios morfológicos subyacentes. Se encontró que la determinación del destino neuronal ocurre durante los primeros días. La migración radial y el crecimiento de neuritas ocurren durante la segunda semana, momento en que se evidencia una incipiente morfología neuronal. El fenotipo neuronal maduro se alcanza durante la cuarta semana. Notablemente, la secuencia de maduración encontrada recapitula los principales eventos que ocurren durante el desarrollo perinatal, sólo que con una cinética más lenta. A partir de estas observaciones planteamos una nueva hipótesis: la velocidad de maduración de las neuronas nuevas es modulada por la actividad neuronal del circuito local. Dado que el hipocampo dorsal y ventral se especializan en diferentes funciones, se estudió la expresión de ARC (cuya inducción depende de actividad) y se encontró una mayor actividad y una maduración neuronal más rápida en el giro dentado dorsal. A su vez, se utilizó el ejercicio voluntario para incrementar la actividad del hipocampo y se observó una aceleración significativa de la maduración neuronal. Por lo tanto, concluimos que la tasa de maduración neuronal es modulada por la actividad del circuito local. Este fenómeno representa un nuevo mecanismo de plasticidad neuronal del hipocampo adulto.
The dentate gyrus is one of the areas of the adult mammalian brain that maintains the capacity to generate new neurons throughout life. At the time in which this thesis was started it was still unknown how neural progenitor cells (NPCs) become mature neurons that integrate in the local circuitry. Our initial goal was to investigate how neural development occurs in a fully functional environment such as the adult dentate gyrus. To approach this problem we labeled NPCs of the adult mouse dentate gyrus using a retroviral vector that was modified to express green fluorescent protein in newborn neurons. First, we studied the progeny of NPCs at different intervals after retroviral labeling, analyzing the temporal progression of neuronal markers, migration, and the accompanying morphological changes. We found that neuronal fate determination occurs during the first few days. Radial migration and neuritic growth occur during the second week, at which time the incipient neuronal morphology becomes evident. The mature neuronal phenotype arises during the fourth week of development. Notably, the events taking place during neuronal maturation in the adult hippocampus recapitulate the main hallamarks of perinatal development, but at a slower pace. These observations led us to put forward the hypothesis that the rate of neuronal maturation is modulated by the activity of local circuits. Given the functional specialization of the dorsal and ventral hippocampus, we studied ARC expression (a gene with activity-dependent induction) and found a higher level of activity and faster maturation in the dorsal dentate gyrus. Moreover, voluntary exercise was used as a behavioral tool to increase hippocampal activity, and rendered a significant acceleration in neuronal maturation. Therefore, we conclude that the rate of neuronal maturation is shaped by the activity of local circuits. This phenomenon reveals a novel mechanism of neuronal plasticity in the adult hippocampus.
Fil: Piatti, Verónica del Carmen. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.