Expresión de marcadores moleculares de identidad neuroquímica en neuronas del núcleo parabigémino del Octodon degus.

Tesis entregada a la Universidad de Chile en cumplimiento parcial de los requisitos para optar al grado de Magíster en Ciencias Biológicas con mención Biología Molecular, Celular y Neurociencias.El fenómeno de la atención espacial, prioriza el procesamiento neuronal de las aferencias sensoriales provenientes de lugares específicos en el espacio donde se focaliza la atención. Dentro del sistema visual se ha evidenciado la participación de circuitos mesencefálicos en el control de la selección de estímulos y la atención espacial. En los vertebrados, esta red neural está compuesta por los núcleos del istmo (NI), que se caracterizan por presentan conexiones recíprocas y topográficas con el tectum óptico (TeO), o colículo superior (SC) en mamíferos. Los NI han sido ampliamente estudiados, por proveer de retroalimentación visual al TeO/SC, modulando la transmisión de las señales visuales retinianas hacia centros superiores. Dentro de este circuito, se destacan poblaciones neuronales de naturaleza colinérgica y GABAérgica. En aves, las neuronas istmales colinérgicas forman los núcleos isthmi pars parvocellularis (Ipc) y núcleo isthmi pars semilunaris (Slu) y la población de neuronas GABAérgicas conforman el núcleo istmi pars magnocellularis (Imc). Además, se ha demostrado la presencia de VGluT2 en Ipc, sugiriendo que la retroalimentación de los núcleos Ipc y Slu sobre el TeO involucra acetilcolina y glutamato, proponiendo la posibilidad de doble liberación de glutamato y acetilcolina por las neuronas de Ipc. En mamíferos, se ha sugerido al núcleo parabigémino (Pbg) como homólogo al Ipc y Slu, y al área periparabigeminal del núcleo tegmental lateral (pLTN) como homólogo al Imc de las aves, los cuales comparten respectivamente un fenotipo colinérgico y GABAérgico. Estudios previos realizados en nuestro laboratorio en un roedor diurno, el Octodon degus (Degus), han dilucidado la citoarquitectura del Pbg y la organización de sus proyecciones recíprocas con el SC, evidenciando dos subdivisiones que proyectan a diferentes regiones del SC, definiendo una de ellas un área de interacción binocular en la parte medial del SC que representa el campo visual aéreo. En el presente trabajo, con la finalidad de precisar el rol específico de las neuronas de ambas subdivisiones del Pbg y del área periparabigeminal del núcleo tegmental lateral (pLTN), hemos decidido investigar por primera vez la identidad neuroquímica de la región del istmo del Octodon degus. De esta forma, mediante técnicas de Hibridación in situ (ISH), analizamos en la región del istmo la expresión de mRNA de ChAT y de los transportadores vesiculares VAChT, VGluT1, VGluT2 y VIAAT en el Pbg y el pLTN. También estudiamos la co-expresión de la proteína de ChAT y de VGluT2 mRNA en las neuronas del Pbg, utilizando doble marca de Inmunohistoquímica fluorescente (IF) e Hibridación in situ fluorescente (FISH). Los resultados de las ISH mostraron, por un lado, que las neuronas de ambas subdivisiones del Pbg expresan los marcadores colinérgicos ChAT y VAChT mRNA y el marcador glutamatérgico VGluT2 mRNA, lo cual confirma el fenotipo colinérgico del Pbg y propone un segundo fenotipo glutamatérgico en sus neuronas. Por otro lado, se evidenció que el pLTN expresa el marcador GABAérgico VIAAT mRNA, apoyando el fenotipo GABAérgico de las células del pLTN. Los resultados de doble marca de FISH e IF mostraron además que todas las neuronas del Pbg co-expresan VGluT2 mRNA y la proteína de ChAT, sugiriendo la capacidad de doble liberación en vesículas de acetilcolina y glutamato. Esta posible identidad neuroquímica del Pbg y el pLTN, vinculada con la hodología de sus proyecciones, sugiere que ambos núcleos a través de interacciones excitatorias e inhibitorias podrían ejercer efectos de modulación sobre las células del SC, de manera análoga a lo observado en los núcleos Ipc, Slu y Imc en las aves. La posible doble liberación de glutamato y acetilcolina por el Pbg propone un significativo rol modulatorio sobre los circuitos del SC, presumiblemente asociado al fenómeno de la atención espacial como se ha sugerido para el sistema NI/TeO de otros vertebrados, y quizá también a conductas de escape provocadas por estímulos aéreos