Modulació Colinèrgica de la Memòria Olfactòria

Abstract

L'objectiu general de la present tesi doctoral ha estat estudiar el paper de l'acetilcolina, i concretament dels seus receptors muscarínics, sobre els processos d'aprenentatge i de formació de la memòria de diferents tasques de tipus olfactori. Per a tal fi, hem analitzat els efectes de la infusió intracerebral d'escopolamina, un antagonista competitiu dels receptors muscarínics, en tres estructures cerebrals diferents, el còrtex prelímbic (PL), l'hipocamp ventral (HPCv) i l'amígdala basolateral (BLA), sobre l'adquisició i/o consolidació de dos paradigmes olfactoris diferents, la Discriminació Simple d'Olors (DSO), una tasca associativa simple de molt ràpida adquisició, i la Transmissió Social de Preferència Alimentària (TSPA), una tasca també associativa, però de memòria relacional. <br/>En el primer experiment vam observar que el bloqueig dels receptors muscarínics del PL immediatament abans de la sessió d'entrenament de la DSO, tot i que no deteriorava l'adquisició de la tasca produïa un dèficit en la seva retenció a les 24 hores, per la qual cosa vam suposar que l'escopolamina podria haver interrumput el procés de consolidació de la memòria i no la seva codificació inicial d'estímuls. Per a comprovar aquesta hipòtesi, en el segon experiment es va dur a terme el bloqueig muscarínic de manera post-entrenament i vam observar un deteriorament important del record de la DSO quan el bloqueig es duïa a terme immediatament després de la finalització de l'entrenament, i no quan es demorava a una hora post-entrenament. D'aquesta manera, vam poder concloure que la transmissió muscarínica del PL seria necessària per a les primeres fases de consolidació de la DSO, i no per a fases més tardanes.<br/>Posteriorment, per a comprovar si aquesta regulació muscarínica del PL es cenyia exclusivament a una única tasca o no, vam avaluar la implicació d'aquests mateixos receptors, sobre la consolidació d'una tasca també olfactiva, la TSPA, però que depèn d'altres sistemes de memòria, en aquest cas la declarativa. En aquest sentit, el resultats van mostrar un deteriorament en el test de preferència alimentària realitzat 24 hores després de la interacció social, degut a la infusió immediata d'escopolamina post-interacció, generalitzant així el paper de la transmissió muscarínica d'aquesta regió sobre el procés de consolidació de la memòria olfactòria.<br/>Arribats a aquest punt, vam voler determinar si els receptors muscarínics exercien aquest paper sobre la consolidació de la TSPA, però en una altra estructura cerebral que ha estat àmpliament implicada en la tasca, per la qual cosa vam dur a terme el bloqueig muscarínic post-entrenament de l'HPCv, donat que és una tasca hipocamp-depenent. Amb aquest experiment vam observar un lleuger deteriorament del procés de consolidació de la memòria sense arribar a interrompre-la totalment.<br/>Finalment, ens vam interessar per una tercera estructura àmpliament implicada en la memòria de tipus olfactori, d'important innervació colinèrgica, i sobre la que exisitia certa controvèrsia sobre la seva possible implicació en la TSPA, la BLA. En aquest últim experiment, el bloqueig muscarínic es va realitzar immediatament abans de la interacció social i els resultats van mostrar un important deteriorament en el test de preferència, probablement degut a una interrupció en la codificació o associació dels estímuls olfactoris presents en l'aprenentatge o en la consolidació inicial.<br/>En resum, els resultats obtinguts en aquesta tesi doctoral confirmen i alhora amplien el paper del sistema colinèrgic en processos d'adquisició i consolidació de dues tasques de memòria olfactòria, a través dels seus receptors muscarínics. Aquests resultats proposen, a més, un possible substrat neural de la memòria olfactòria, en el que el PL, l'HPCv i la BLA, podrien estar interactuant, juntament amb d'altres estructures, per a que es pugui dur a terme la codificació, consolidació i recuperació de la memòria de tipus olfactori.

The main aim of this thesis has been to evaluate the role of acetylcholine, specifically its muscarinic receptors, on learning and memory processes of different olfactory memory tasks. For this reason, we have investigated the effects of intracerebral infusions of scopolamine, which is a competitive muscarinic receptor antagonist, in three different brain regions, prelimbic cortex (PLC), ventral hippocampus (vHPC) and basolateral amygdala (BLA), on acquisition and/or consolidation processes of two different olfactory paradigms, the Odor Discrimination Task (ODT), a simple associative task which is rapidly acquired, and the Social Transmission of Food Preference (STFP), a relational-type associative task.<br/>In our first experiment, we observed that muscarinic receptors blockade in PLC immediately before DSO training, although it did not impair task acquisition, impaired its retention 24 hours after scopolamine infusion. We thought this could be due to the effects of scopolamine on memory formation processes instead of on olfactory stimuli initial codification. To test this hypothesis we carried out a second experiment in which muscarinic receptor blockade was made immediately or one hour post-training. The results of this study showed that such a blockade generated an important ODT retention deficit when it was made immediately after the training session, but not if it was made one hour after training. These data demonstrated that muscarinic transmission in PLC was critical for ODT early consolidation, and not for its late consolidation phases.<br/>In order to clarify if this muscarinic regulation of CPL was exclusive only for one olfactory task or not, we assessed these receptors involvement on memory consolidation processes of another olfactory and naturalistic task, the STFP. In this context, our results showed a relevant impairment of food preference test made 24 hours after social interaction, due to immediately post-training scopolamine infusion. Therefore, PLC muscarinic transmission would have a more widespread role on olfactory memory consolidation processes.<br/>To investigate if muscarinic receptors are involved in STFP memory consolidation in another brain region, we assessed the same post-training muscarinic receptor blockade with scopolamine of the vHPC, on STFP consolidation, because it is well known STFP is an hippocampal-dependent task. The results of this third experiment indicated a moderate impairment of STFP consolidation but not a totally interruption, as it was seen with PLC muscarinic receptors blockade.<br/>Finally, we decided to study a third cholinergic region that has been extensively involved on olfactory memory and which has been controversially implicated in STFP, the BLA. In this last experiment, scopolamine infusion was made immediately before social interaction, and its results showed an important impairment of food preference test, possibly acting on codification or association of olfactory stimuli present in social interaction session or in initial consolidation processes.<br/>In conclusion, data obtained from these experiments confirm and extend the role of cholinergic system on acquisition and consolidation of two olfactory memory tasks, through its muscarinic receptors activation. Currend findings, also indicate a possible neuronal pathway for olfactory memory, where PLC, vHPC and BLA could be interacting with some other brain regions, for codification, consolidation and retrieval of olfactory memory.