Neurogénesis adulta en el pallium del pez cebra (Danio rerio)
El sistema nervioso central posee múltiples mecanismos de plasticidad que favorecen rearreglos circuitales para que los individuos se adapten a cambios en el entorno. Un ejemplo de plasticidad es la neurogénesis adulta, que implica la incorporación de neuronas nuevas en el sistema nervioso central d...
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| Formato: | Tesis Libro |
| Lenguaje: | Español |
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2024
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| Sumario: | El sistema nervioso central posee múltiples mecanismos de plasticidad que favorecen rearreglos circuitales para que los individuos se adapten a cambios en el entorno. Un ejemplo de plasticidad es la neurogénesis adulta, que implica la incorporación de neuronas nuevas en el sistema nervioso central de individuos adultos. El pez cebra (Danio rerio) es un modelo ampliamente utilizado para estudiar este proceso debido a que posee múltiples regiones neurogénicas en el cerebro que son capaces de producir e integrar nuevas neuronas a los circuitos preexistentes. Algunas de estas regiones se encuentran en el pallium, una estructura telencefálica asociada a múltiples funciones congnitivas. Durante las primeras etapas del desarrollo las células madre neurales (CMNs) del pallium son capaces de generar neuronas glutamatérgicas mientras que las neuronas GABAérgicas provienen de progenitores que se originan en el subpallium y migran. Sin embargo, aún no se ha determinado si durante la vida adulta las CMNs del telencéfalo siguen este mismo proceso de diferenciación o adoptan un nuevo patrón. En este trabajo, se buscó caracterizar el proceso de neurogénesis adulta en dos regiones específicas del pallium. Por un lado se estudió la región dorso-medial (Dm) que se encuentra involucrada en aprendizajes de contexto emocional y se propone como homóloga a la amígdala basolateral de mamíferos y, por otro lado, la región dorso-lateral (Dl) que está asociada a aprendizajes de tipo espacial y se propone como homóloga al hipocampo de mamíferos. Bajo la hipótesis de que las CMNs localizadas en la zona periventricular de Dm y Dl son capaces de generar todo el repertorio neuronal en individuos adultos, se decidió estudiar la dinámica espacio-temporal del proceso de neurogénesis adulta y la identidad de las nuevas neuronas generadas. Con ese fin, se marcó una cohorte de CMNs mitóticas mediante administración de EdU, un análogo de timidina que se incorpora a células en división. Se realizó un seguimiento temporal de las células marcadas y se evaluó la distribución espacial y la sobrevida de la cohorte, así como también la capacidad proliferativa y su destino neuronal excitatorio (neurona glutamatérgica) o inhibitorio (neurona GABAérgica). Por un lado se observó que las CMNs marcadas no presentaron una distribución uniforme a lo largo del eje rostrocaudal ni tampoco un patrón equivalente para ambas regiones. Es decir, la región Dm presentó mayor densidad de CMNs marcadas en la región rostral mientras que la región Dl tenía mayor número de CMNs en la región caudal. Este resultado evidenció una cinética de diferenciación variable según la región neurogénica. Por otro lado, se registró una sobrevida de la mitad de las células marcadas en un periodo de dos meses, un indicio de muerte de las células que no lograron incorporarse. También se vio, mediante el análisis de la expresión de PCNA (o antígeno nuclear de proliferación celular), que una proporción de las células marcadas continuó proliferando hasta las cuatro semanas, evidenciando la presencia de divisiones conservativas y asimétricas durante ese periodo. Estos resultados en conjunto sugieren un tiempo limitado de vida de la cohorte y la posible existencia de una ventana temporal donde se concreta la integracion sináptica de las neuronas nuevas o se desencadenan programas de muerte celular. Posteriormente, se estudió el destino neuronal glutamatérgico o GABAérgico de la cohorte. Se evaluó la expresión de NeuroD1 para neuronas glutamatérgicas inmaduras y de gad1b para neuronas GABAérgicas, esta última mediante el uso de una línea de peces transgénicos. Se observó una colocalización temprana y constante en el tiempo de EdU con NeuroD1, aproximadamente del 80 % en ambas regiones del pallium, mientras que la colocalización de EdU con gad1b fue inicialmente de entre 15-40 % y disminuyó con el paso del tiempo. Estos resultados sugieren que el proceso de neurogénesis adulta da lugar a neuronas mayoritariamente glutamatérgicas y también propone nuevos interrogantes respecto a la presencia de neurogénesis adulta GABAérgica. Una alternativa posible es que la disminución se deba a la muerte de células con destino GABAérgico en condiciones basales y otra alternativa es que se produzca la pérdida del marcador gad1b por inhibición de la vía de diferenciación ND1, recapitulando lo que sucede en la corteza de roedores. Luego de la caracterización de las zonas proliferativas del pallium adulto en condiciones basales se evaluó como la misma puede verse modulada por distintos estímulos conductuales. Bajo la hipótesis de que el ambiente enriquecido modula la actividad de la zona proliferativa en la región Dl y que la restricción social lo hace en la región Dm, diferentes grupos de peces fueron mantenidos durante un mes en ambas condiciones. Se observó que la exposición al ambiente enriquecido produjo un incremento de la proliferación en la región Dl medial del pallium mientras la restricción social generó una disminución de la sobrevida de la cohorte en Dm rostro-medial y un aumento de la proliferación en Dl medial. Estos resultados contribuyen a sentar las bases del proceso de neurogénesis en dos regiones específicas del pallium del pez cebra adulto, mostrándolo como una fuente de plasticidad dinámica y susceptible a ser modificada por diferentes condiciones o estímulos ambientales. The central nervous system has multiple plasticity mechanisms that promote circuit rearrangements so that individuals adapt to changes in the environment. An example of plasticity is the adult neurogenesis, which involves the generation of new neurons that are incorporated into the central nervous system of adult individuals. The zebrafish (Danio rerio) is a widely used model to study this process because it has multiple neurogenic regions in the brain that are capable of producing and integrating new neurons into preexisting circuits. Some of these regions are located in the pallium, a telencephalic structure associated with multiple cognitive functions. During the early stages of development, pallial neural stem cells (NSCs) are capable of generating glutamatergic neurons, while GABAergic neurons originate from progenitors in the subpallium and migrate. However, it has not yet been determined whether telencephalic progenitors follow this same differentiation process during adulthood or adopt a new pattern. In this Thesis, the aim was to characterize the process of adult neurogenesis in two specific regions of the pallium. On the one hand, the dorsomedial (Dm) region, which is involved in emotional context learning and is proposed as homologous to the basolateral amygdala of mammals, and on the other hand, the dorsolateral (Dl) region, which is associated with spatial learning and is proposed as homologous to the hippocampus of mammals. Under the hypothesis that NSCs located in the periventricular zone of Dm and Dl are capable of generating the entire neuronal repertoire in adult individuals, the spatiotemporal dynamics of the adult neurogenesis process and the identity of the new generated neurons were studied. To this end, a cohort of mitotic NSCs was labeled by EdU adminitration, a thymidine analog that incorporates into dividing cells. The temporal distribution of the labeled cells was tracked and the spatial distribution and survival of the cohort, as well as the proliferative capacity and its excitatory (glutamatergic neuron) or inhibitory (GABAergic neuron) neuronal fate, were evaluated. On the one hand, it was observed that labeled NSCs did not present an uniform distribution along the rostro-caudal axis, nor did they have an equivalent pattern for both regions. In fact, the Dm region had a highest density of labeled NSCs in the rostral region while the Dl region had the higher number of NSCs in the caudal region. This result indicates a variable kinetic differentiation depending on the telencephalic position of the neurogenic region. On the other hand, a survival rate of half of the labeled cells was recorded within a period of two months, an indicator of cell death of those that did not incorporate. It was also seen, through the analysis of PCNA expression (or proliferating cell nuclear antigen), that a portion of the labeled cells continued to proliferate up to four weeks, evidencing the presence of conservative and asymmetrical divitions during that period. These results together suggest a limited survival of the cohort and the possible existence of a temporal window where the synaptic integration of new neurons takes place or cell death programs are triggered. Then, the glutamatergic or GABAergic neuronal fate of the labeled cohort was studied. The expression of NeuroD1 was evaluated as a marker of immature glutamatergic neurons and gad1b for GABAergic neurons, lastone using a transgenic fish line. An early and constant colocalization was observed over time between EdU and NeuroD1, approximately 80 % in both pallial regions, while the colocalization of EdU with gad1b was initially between 15-40 % and decreased over time. These results suggest that the adult neurogenesis process gives rise mostly to glutamatergic neurons. It also proposes new questions regarding the presence of GABAergic adult neurogenesis. One possible alternative is that the decrease is due to the death of GABAergic cell populations under basal conditions, and another alternative is that the loss of the gad1b marker occurs through inhibition of the ND1 differentiation pathway, recapitulating the process seen in the cortex of rodents. After the characterization of the proliferative zones of the adult pallium under basal conditions, it was evaluated how it could be modulated by different behavioral stimuli. Under the hypothesis that the enriched environment modulates the activity of the proliferative zone in the Dl region, and that social restriction does so in the Dm region, different groups of fish were kept for a month in both conditions. It was observed that exposure to the enriched environment produced an increase in proliferation in the medial Dl region of the pallium, while social restriction resulted in a decrease in cohort survival in the rostro-medial Dm and an increase in proliferation in the medial Dl. These results contribute to laying the foundation of the neurogenesis process in two specific regions of the adult zebrafish pallium, showing it as a source of dynamic plasticity susceptible to being modified by different environmental conditions or stimuli. |
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| Descripción Física: | xvi, 146 p. : il. color, gráfs. color, tablas |