Estudio de la formación de circuitos neuronales a través del Cuerpo Calloso
Author
León Reyes, Noelia Sofía, deAdvisor
Nieto López, MartaEntity
UAM. Departamento de Biología Molecular; CSIC. Centro Nacional de Biotecnología (CNB)Date
2021-01-22Subjects
Neocórtex; Cuerpo calloso; Circuito neuronal; Biología y Biomedicina / BiologíaNote
Tesis doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Ciencias, Departamento de Biología Molecular. Fecha de lectura: 22-01-2021Esta tesis tiene embargado el acceso al texto completo hasta el 22-07-2022

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.
Abstract
Las neuronas del neocórtex establecen circuitos que permiten procesamientos y
respuestas complejas y median funciones altamente integradoras tales como el
pensamiento abstracto o los comportamientos sociales. Son los circuitos corticales los
que nos permiten interactuar con entornos cambiantes y adaptarnos rápidamente a
ellos. Dentro de estos circuitos, el cuerpo calloso (CC) conecta los dos hemisferios
corticales de los mamíferos y facilita el desarrollo de funciones de alto orden. En el
campo del desarrollo de los circuitos de la corteza cerebral, antes de nuestros
estudios, se consideraba que la identidad de las neuronas callosas y no callosas se
determinaba poco después del nacimiento de la neurona. Este modelo establecía que
ciertas poblaciones, como las neuronas de lámina (L) 4, nunca proyectaban a través
del CC. Gracias a un nuevo enfoque metodológico basado en la inyección de un
trazador retrógrado directamente en el CC de ratones, describimos que la mayoría de
las neuronas corticales proyectan al hemisferio opuesto al inicio del desarrollo. Esto
nos llevó a demostrar que los circuitos del CC adulto surgen tras el
refinamiento/estabilización diferencial que experimentan las proyecciones callosas
exuberantes. Estas dinámicas de refinamiento varían significativamente entre las
áreas funcionales y las capas corticales. Como ejemplo, en la corteza somatosensorial
primaria (S1), mientras que las neuronas L4 refinan casi todas sus proyecciones
callosas iniciales, otras poblaciones como las neuronas L2/3 o L5 apenas
experimentan refinamiento. A su vez, investigamos el papel de la actividad aferente
que recibe la corteza en el proceso de selección de los mapas callosos. Al realizar
intervenciones quirúrgicas y genéticas de los circuitos sensoriales, demostramos que
las tasas de refinamiento dependen de las aferencias de los distintos núcleos
talámicos. Estas alteraciones sensoriales producen circuitos interhemisféricos no
canónicos que implican reducciones o/y incrementos en las proporciones finales de
neuronas callosas. Los incrementos, sobre todo aquellos que observamos en
poblaciones de neuronas L4, reflejan el hecho de que las proyecciones
interhemisféricas exuberantes poseen la capacidad para integrarse en los circuitos
adultos. Esto demuestra la plasticidad y el potencial calloso de las neuronas de todas
las láminas de la corteza. Los experimentos también revelaron la existencia y
caracterización de un circuito interhemisférico formado por neuronas de L4 de la
corteza somatosensorial suplementaria (S2) y no descrito previamente. Este circuito
L4 interhemisférico, de función desconocida, establece conexiones en la corteza S2
contralateral. Los experimentos de registros intracelulares in vivo nos permitieron
describir que las neuronas S2 disparan ante los estímulos táctiles ipsilaterales,
mientras que las neuronas en S1 presentan una respuesta baja o nula. La
estimulación de los bigotes contralaterales activa de manera similar las neuronas S1 y
S2. Esta respuesta a entradas ipsilaterales y contralaterales sugiere que las neuronas
S2 participan en el procesamiento bilateral de la información sensorial.
Finalmente, analizamos el desarrollo de las proyecciones de la comisura dorsal del
hipocampo para evaluar si la exuberancia axonal descrita en el CC podría aplicarse a
otros circuitos bilaterales dentro del cerebro. Contrariamente a lo que describimos en
el CC, las proyecciones interhemisféricas del hipocampo se estabilizan justo después
del nacimiento y no experimentan refinamiento. Los datos presentados en esta tesis
contribuyen al entendimiento de cómo surgen los circuitos corticales y revelan que el
desarrollo de CC es un proceso mucho más plástico de lo que se suponía
anteriormente. Explican y predicen la existencia de otros circuitos interhemisféricos
dedicados a la integración bilateral multimodal, tales como los formados por la S2L4, y
nos ayudan a comprender no solo las posibles causas de las patologías del desarrollo
relacionadas con el CC, sino también la propia variabilidad entre los individuos
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