Identificación de las subpoblaciones neuronales aferentes responsables del EEG hipocámpico mediante descomposición ciega de fuentes

Tesis doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Ciencias, Departamento de Biología Molecular. Fecha de lectura: 29-06-2016Esta tesis tiene embargado el acceso al texto completo hasta el 29-12-2017El estudio de la actividad del Sistema Nervioso requiere una elección adecuada de las variables que reflejen el procesamiento de la información contenida en los distintos estímulos que recibe. Quizás, la variable más idónea, por su precisión temporal y espacial, sea la señal eléctrica denominada potencial de campo local o LFP (por sus siglas en inglés: Local field potential). El LFP refleja la actividad instantánea de las distintas poblaciones neuronales, permitiendo así la monitorización de complejos procesos computacionales entre distintas áreas del cerebro. No obstante, la propia naturaleza mixta del LFP hace su estudio realmente arduo. Además, existen otros aspectos que dificultan su interpretación, relacionados con la falta de una línea base en las fluctuaciones de la señal eléctrica registrada y con diversos factores locales por los que una misma población produce distintos LFPs en diferentes regiones diana. Buena parte de esta Memoria persigue, de hecho, solventar algunas de estas dificultades y permitir una interpretación biofísica rigurosa del LFP. Nos hemos centrado fundamentalmente en la actividad de la región de CA3 del hipocampo, incluyendo sus conexiones con diversas estructuras. Los objetivos principales fueron (1) el desarrollo de un método para recuperar la línea base de oscilaciones del LFP y determinar su polaridad real, (2) el estudio de los factores implicados en la diversidad de LFPs generados por CA3 en distintas regiones y, (3) por último, el estudio del funcionamiento del circuito CA3- CA1 como estructura bilateral. Para ello hemos realizado registros eléctricos intracerebrales en ratas anestesiadas por un lado, y en paralelo, hemos realizado modelos matemáticos que simulan la generación de LFPs en distintas poblaciones neuronales. Para extraer la actividad específica de las distintas aferencias de CA3 a sus regiones diana aplicamos una técnica de separación ciega de fuentes denominada análisis de componentes independientes. Además, combinamos los análisis con la inyección local de determinados fármacos, lo que nos permitió manipular la actividad específica de determinadas poblaciones neuronales. El desarrollo de un método apropiado (consistente en el uso combinado de fármacos y análisis de componentes independientes) para determinar la línea base de oscilaciones del LFP nos ha permitido estudiar el LFP específico generado por CA3 en distintas regiones. Hemos observado que la aferencia sináptica contralateral de CA3 a las células piramidales de CA1 produce un LFP despreciable, siendo mayoritaria la contribución de la aferencia ipsilateral. El caso del LFP producido en el Sepum Lateral también tiene una amplitud mínima. También hemos observado que el LFP de CA1 producido por la entrada de CA3 se ve afectado por conducción por volumen desde otras regiones así como por la coactivación de interneuronas locales. Por último, y como aplicación funcional, hemos determinado que las células piramidales de CA1 disparan preferentemente cuando la actividad de las regiones de CA3 de ambos hemisferios es sincrónica y que dicha sincronía es dependiente de la conexión interhemisférica a través de la comisura ventral hipocampal