Variation of the exchange of water and ions in the toad Rhinella arenarum modulated by different physiological mechanisms and their relationship to instrumental learning

En el desarrollo de esta tesis se estudió la manipulación de diferentes mecanismos fisiológicos implicados en la captación o pérdida de agua del sapo común Rhinella arenarum con el fin de encontrar diferentes reforzadores que pudieran ser aplicados en protocolos de aprendizaje instrumental. En primer lugar, se verificó que los sapos aprenden a encontrar agua deionizada (reforzador apetitivo) localizada en una posición fija con respecto a su cuerpo (a la derecha o a la izquierda) y que dependiendo de la osmolaridad externa de la solución ésta puede ser aversiva (pierden peso), neutra (no ganan ni pierden peso) o apetitiva (ganan peso) produciendo cambios en el comportamiento de animales parcialmente deshidratados (alejamiento, cuando están expuestos a una solución aversiva, y acercamiento, cuando está presente una solución apetitiva). Luego, se comenzó con el estudio de los mecanismos de transporte de membrana (canales de sodio sensibles a amilorida), hormonales (arginina- vasotocina -AVT-) y nerviosos (vías colinérgicas) que podrían estar involucrados en la variación de peso de los individuos. El bloqueo de los canales de sodio, mediante amilorida, produjo una disminución de la captación de agua y de la permeabilidad de la piel. En contraste, el bloqueo de los receptores colinérgicos muscarínicos, mediante atropina, aumentó la captación de agua y la permeabilidad de la piel. Este último efecto se contrapone con el efecto encontrado cuando se bloquean los receptores β adrénergicos, sobre la base de estudios previos obtenidos en nuestro laboratorio. De esta manera, se describe por primera vez, in vivo, en esta situación la participación de las vías colinérgicas y su antagonismo con las vías adrenérgicas en anfibios. No se encontró efecto de AVT sobre la variación de peso. Es más, ninguna de las drogas utilizadas produce cambios en la permeabilidad o en la pérdida de agua cuando los individuos están expuestos a una solución neutra de 300mM de cloruro de sodio. Esto último indicaría que los mecanismos involucrados en la captación de agua son diferentes a los de preservación de la misma. Globalmente, los resultados de esta tesis nos permiten ahora estar en condiciones de encarar a futuro experimentos de aprendizaje (considerando la situación estándar de los protocolos de entrenamiento en sapos) utilizando soluciones salinas y manipulando los mecanismos colinérgicos asociados de intercambio hidrosalino. De esta forma, la utilización de estos nuevos conocimientos ampliarán las posibilidades de entender la dinámica del balance hidrosalino en anfibios en situaciones de aprendizaje.In this thesis we manipulated different physiological mechanisms involved in the uptake or loss of water in the common toad Rhinella arenarum to identify reinforcers that could be used in instrumental learning protocols. First, we verified that toads could learn to find deionized water (appetitive reinforcer) located at a fixed position with respect to their body (right or left). Depending on osmolarity, this solution was found to be behaviorally aversive (they lose weight), neutral (they neither gain nor lose weight) or appetitive (they gain weight) to the partially dehydrated animal. Specifically, animals moved away from the aversive solution and moved towards the appetitive solution. Second, we studied the membrane transport (amiloride-sensitive sodium channels), hormonal (aginine vasotocin -AVT-) and neural mechanism (cholinergic) that could be involved in the variation in weight of the individual. The blockade of sodium channels with amiloride resulted in decreased water uptake and permeability of the skin. In contrast, blockade of muscarinic cholinergic receptors increased water uptake and permeability of the skin. This latter effect contrasts with the results previously seen in our lab when blocking β adrenergic receptors. Thus, the work presented in this thesis is the first description, in amphibians, of the participation of the cholinergic pathways in this behavior and their antagonism with the adrenergic pathways. There was no effect of AVT on weight change. Moreover, none of the drugs used produced changes in the permeability or water loss when individuals were exposed to a solution of 300 mM sodium chloride. The latter suggest that the mechanisms involved in the uptake of water are different from those involved in its preservation. Overall, the results of this thesis allow us to now be able to address future learning experiments (considering the state standard training protocols in toads) using salt solutions and manipulating cholinergic mechanisms associated with water and ions exchange. Thus, the use of this new knowledge expands the possibilities of understanding the dynamics of the water balance in amphibians learning situations.Fil:Iurman, Mariana Gabriela. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina