Potenciación del aprendizaje y la memoria por autoestimulación eléctrica intracraneal en ratas: cambios morfológicos en neuronas hipocampales

Abstract

La autoestimulación eléctrica intracraneal (AEIC) ha mostrado un efecto facilitador sobre la adquisición y retención de diferentes tareas de aprendizaje y memoria, tanto implícitas como explícitas, como se desprende de la evidencia recogida por nuestro y otros laboratorios. En el presente trabajo, a lo largo de 5 experimentos, se ha utilizado la técnica de la inyección intracelular con amarillo lucifer para investigar posibles modificaciones morfológicas en neuronas hipocampales que pudieran estar relacionadas con el efecto facilitador de la AEIC. En concreto, hemos intentado determinar cambios en la estructura, tamaño y patrón de arborización de la arborización basal y apical de las neuronas piramidales de CA1, inducidos por AEIC en la adquisición de una tarea espacial en el laberinto acuático de Morris. Además, también hemos explorado el debilitamiento asociado al paso del tiempo tanto de la memoria Control como de la AEIC, incrementando la longitud temporal del intervalo entre la fase de adquisición y el ensayo de prueba. De acuerdo con resultados previos de nuestro grupo, los animales que recibieron AEIC tras cada sesión de entrenamiento mostraron una mejor ejecución que los animales Control. Esto se hizo evidente en un ensayo de prueba a los 3 días pero también cuando la distancia temporal se incrementó a 10 y 20 días. Además, los animales AEIC también mostraron un incremento importante de la longitud, el área y la complejidad de la arborización tanto basal como apical en las neuronas piramidales de CA1, tanto a los 3 como a los 20 días de finalizar el entrenamiento. Más aún, en ambos casos también se observó un incremento en la densidad de espinas tanto basales como apicales. Estos resultados respaldan la hipótesis de que la facilitación por AEIC de una tarea espacial puede deberse, al menos en parte, a modificaciones en las células hipocampales y sus patrones de conectividad.

Post-training intracranial self-stimulation (ICSS) has shown a facilitative effect on the acquisition and retention of several learning and memory tasks. Evidence for this phenomenon has been observed in implicit and explicit tasks of our and other laboratories. In the present work, including 5 experiments, intracellular injections of lucifer yellow are used to investigate possible morphological modifications in hippocampal neurons that could be related to this facilitative effect of ICSS. Specifically, we tried to determine changes on the structure, size and branching complexity of the apical and basal dendrites of CA1 pyramidal neurons, induced by post-training ICSS in the acquisition of a spatial and distributed task in the Morris water maze. In addition, we also explored the memory delay associated with time in both, the Control and the ICSS memory, incrementing the amount of time between the acquisition of the task and the probe trial. Accordingly with our previous findings, the animals that received ICSS after each learning session showed a faster and higher performance than the control ones. This was evident when the probe trial was run three days after, but also when we increased this length to 10 and 20 days. In addition, the ICSS subjects also showed a significant increment in apical and basal branching length, area and complexity in pyramidal neurons of CA1 at 3 and 20 days after training. Furthermore, in both cases there was also an increment in spine density both in basal and apical arbors of this area. Our results support the hypothesis that ICSS facilitation on the acquisition of a spatial memory task could be due, at least in part, to modifications in hippocampal cells and its patterns of connectivity.