Efectes de l'estimulació i de la lesió del nucli parafascicular del tàlem sobre un condicionament d'evitació activa de dos sentits, en rates

Abstract

El nucli parafascicular (PF) en rates, o complex centremitjà-parafascicular (CM-PF) en primats, forma part dels nuclis intralaminars posteriors del tàlem i participa en diferents funcions estat-dependents com, per exemple, l'arousal o l'atenció. Malgrat que el PF sembla contribuir a diferents funcions cognitives, la natura del seu efecte sobre diferents tasques encara no està clara. La present tesis doctoral pretén aclarir el paper específic del nucli PF en l'aprenentatge i la memòria avaluant la seva participació en l'adquisició i la retenció a llarg termini (RLT) d'un condicionament d'evitació activa de dos sentits (EV2). La tasca d'EV2 és un paradigma de condicionament operant que inclou un condicionament clàssic aversiu. En el paradigma típic, un estímul condicionat (EC)(per exemple, un so) s'associa repetidament a un xoc elèctric (estímul incondicionat, EI) que pot ser evitat pel subjecte experimental si creua cap al compartiment oposat de la gàbia (resposta d'evitació). En l'Experiment I, vàrem estudiar l'efecte de l'estimulació elèctrica intracranial post-entrenament del PF (PF-EIC ) en l'adquisició i la RLT de la tasca de EV2. Per tant, a tots els subjectes (rates mascle de la soca Wistar) se'ls hi va implantar un elèctrode d'estimulació al nucli PF. Els subjectes van realitzar 5 sessions idèntiques d'entrenament (10 assajos cadascuna) separades per un interval de 24-h. Després de cada sessió d'adquisició, dos grups experimentals van rebre tractament d'EIC al nucli PF durant 10min (EIC-10) o 5min (EIC-5). El grup Control no va rebre en cap moment EIC, mentre que els subjectes del grup EIC-Control van rebre només tractament en les sessions prèvies al condicionament en què es buscava la intensitat òptima d'EIC no-convulsiva. 10 dies després de les sessions d'adquisició tots els subjectes van ser sotmesos a una sessió de RLT de la EV2. Sorprenentment, el grup EIC-Pre va ser el què va mostrar un deteriorament de la tasca d'EV2 en comparació amb la resta de grups. Els resultats histològics van indicar que el tractament d'EIC pre-entrenament havia produït una certa lesió en el nucli PF. Aquest efecte deteriorant de les sessions prèvies d'EIC va ser revertit en el grup EIC-10. Per tant, en l'Experiment II vàrem avaluar els efectes sobre la mateixa tasca d'EV2 de: (1) lesions pre-entrenament del PF i (2) un tractament d'EIC al PF post-entrenament aplicant una intensitat menor que en l'experiment I i sense les sessions prèvies de cerca de la intensitat òptima no-convulsiva. En aquest cas, les lesions del PF van deteriorar l'adquisició i la RLT de la EV2 mentre que l'EIC post-entrenament no va tenir cap efecte. Aquests resultats recolzen la possible participació del nucli PF en l'aprenentatge i la memòria, tot i que calen nous experiments per esbrinar quin és el seu paper específic i sobre quines estructures el nucli PF exerciria la seva influència.

El núcleo parafascicular (PF) en ratas, o complejo centromediano-parafascicular (CM-PF) en primates, forma parte de los núcleos intralaminares posteriores del tálamo y participa en diferentes funciones estado-dependientes como, por ejemplo, el arousal o la atención. Pese a que el PF parece contribuir a diferentes funciones cognitivas, la naturaleza de su efecto sobre diferentes tareas todavía no está clara. La presente tesis doctoral pretende estudiar el papel específico del núcleo PF en el aprendizaje y la memoria evaluando su participación en la adquisición y la retención a largo plazo (RLP) de un condicionamiento de evitación activa de dos sentidos (EV2). La tarea de EV2 es un paradigma de condicionamiento operante que incluye un condicionamiento clásico aversivo. En el paradigma típico, un estímulo condicionado (EC) (por ejemplo, un sonido) se asocia repetidamente a un choque eléctrico (estímulo incondicionado, EI) que puede ser evitado por el sujeto experimental si cruza al compartimento opuesto de la jaula (respuesta de evitación). En el Experimento I, estudiamos el efecto de la estimulación eléctrica intracraneal post-entrenamiento del PF (PF-EIC) en la adquisición y la RLP de la tarea de EV2. Por lo tanto, a todos los sujetos (ratas macho de la cepa Wistar) se les implantó un electrodo de estimulación en el núcleo PF. Los sujetos realizaron 5 sesiones idénticas de entrenamiento (10 ensayos cada una) separadas por un intervalo de 24-h. Tras cada sesión de adquisición, dos grupos experimentales recibieron tratamiento de EIC en el núcleo PF durante 10min (EIC-10) o 5min (EIC-5). El grupo Control no recibió en ningún momento EIC, mientras que los sujetos del grupo EIC-Control recibieron sólo tratamiento en las sesiones previas al condicionamiento en que se buscaba la intensidad óptima de EIC no-convulsiva. 10 días después de las sesiones de adquisición todos los sujetos fueron sometidos a una sesión de RLP. Sorprendentemente, el grupo EIC-Pre fue el que mostró un deterioro de la tarea en comparación con el resto de grupos. Los resultados histológicos indicaron que el tratamiento de EIC pre-entrenamiento había producido una cierta lesión en el núcleo PF. Este efecto deteriorante de las sesiones previas de EIC fue revertido en el grupo EIC-10. Por lo tanto, en el Experimento II evaluamos los efectos sobre la misma tarea de EV2 de: (1) lesiones pre-entrenamiento del PF y (2) un tratamiento d'EIC post-entrenamiento en el PF aplicando una intensidad menor que en el experimento I y sin las sesiones previas de busca de la intensidad óptima no-convulsiva. Las lesiones del PF impidieron la adquisición y la RLP de la EV2 mientras que la EIC post-entrenamiento no tuvo ningún efecto. Estos resultados apoyan la posible participación del núcleo PF en el aprendizaje y la memoria, a pesar de que son necesarios nuevos experimentos para averiguar su papel específico y sobre qué estructuras el núcleo PF ejercería su influencia.

The rodent parafascicular (PF) nucleus, or centromedian-PF (CM-PF) complex in primates, is a caudal intralaminar component of the thalamus involved in various state-dependent functions, such as arousal and attention. Although the PF would seem to contribute to cognitive functions, the nature of the learning tasks in which this nucleus may be involved is not clear. The present study, sought to further elucidate the specific role of the PF nucleus in learning and memory evaluating the involvement of the PF nucleus in the acquisition and long-term retention (LTR) of a two-way active avoidance conditioning (TWAA). The TWAA task is an operant conditioning paradigm that includes an aversively motivated classical conditioning. In the standard paradigm, a conditioned stimulus (CS) (i.e., a sound signal) is repeatedly associated with a footshock (unconditioned stimulus, UC) that can be avoided by the rat crossing to the opposite side of a shuttle box (avoidance response). In Experiment 1, we evaluated the PF influence on TWAA learning by assessing the effects of PF post-training intracranial electrical stimulation (PF ICS) on the acquisition and/or the LTR of the task. All subjects (male Wistar rats) were implanted with an electrode at the PF. Rats were trained in five identical TWAA training sessions (10 trials each) separated by a 24-h interval. After each learning session two groups of Ss were stimulated for 10 (ICS-10 group) and 5 (ICS-5 group) min, respectively. A Control group never received PF ICS, while Ss in an ICS-Control group received PF ICS only during a previous search for a non-convulsive current intensity. Ten days after training, the rats were tested in a single 10-trial session. Unexpectedly, the ICS-Control group showed poor performance of the task compared to the remaining groups. However, this effect was reversed when a posttraining PF ICS treatment was also applied. The histological analyses showed that the pretraining ICS treatment produced some PF tissue lesion. Thus, Experiment II was aimed at evaluating the effects upon the same task of (1) pretraining PF electrolytical lesions (PF-Lesion group) and (2) posttraining PF ICS treatment (ICS group) at a lower current intensity and without a previous search for non-convulsive current intensity. PF pretraining lesion impaired TWAA conditioning, while posttraining PF ICS did not affect it. These findings are consistent with the idea that the PF nucleus might contribute to learning processes, although additional research is needed to elucidate its specific role and the brain structures in which PF modulation is critical.