Descripción: Conocer los mecanismos que subyacen a la memoria se ha vuelto un tema central de estudio en las neurociencias de las últimas décadas. En todo momento adquirimos información proveniente de distintas experiencias y nuestros recuerdos pueden ser influenciados por los eventos que experimentamos. Es necesario identificar qué fenómenos, y de qué manera, colaboran o interfieren con la adquisición, el guardado y la evocación de la información. Para que una información sea guardada por largo término, requiere de un proceso de estabilización denominado consolidación. Este proceso depende de la síntesis de proteínas necesarias para el refuerzo de la traza mnésica, y la hipótesis del etiquetado conductual (EC) postula que también es necesario el establecimiento de una marca en el sustrato neuronal activado por el aprendizaje, a dónde las proteínas puedan ser selectivamente utilizadas para mantener la plasticidad que subyace a la memoria (Moncada y Viola, 2007). Partiendo de una vasta literatura acerca de los efectos modulatorios del estrés sobre los procesos de memoria, este trabajo contribuye al conocimiento sobre cómo un evento de estrés agudo, asociado temporalmente a una tarea de aprendizaje, influye en la consolidación de memorias dependientes de hipocampo. Los resultados revelan que los efectos pueden ser tanto beneficiosos como perjudiciales y apoyan la hipótesis del EC como mecanismo subyacente a la formación de memorias de largo plazo (MLT). De acuerdo con la EC, algunos eventos pueden tener influencia sobre memorias asociadas al proveer proteínas relacionadas con la plasticidad (PRPs) o al competir por ellas. La asociación de estas PRPs con la marca neuronal o “etiqueta” inducida por el aprendizaje es un factor decisivo en la consolidación de la MLT. Inicialmente, estudiamos la interacción entre una situación de estrés agudo y una tarea de reconocimiento espacial de objetos (REO) en roedores. Demostramos que un entrenamiento débil en este paradigma, capaz de inducir memoria de corto término (MCT) pero no de largo plazo, puede dar origen a una MLT si una situación de estrés (plataforma elevada, PE) ocurre dentro de unaventana de tiempo crítica posterior al aprendizaje de REO. Este fenómeno depende de síntesis de proteínas inducidas por el estrés, de BDNF y de la activación de los receptores de gluco y mineralocorticoides. En las ocasiones en que la situación de estrés fue anterior al aprendizaje, ni la formación ni la promoción de la MLT fue observada, por lo cual sugerimos que el estrés podría estar afectando el establecimiento de la etiqueta inducida por el aprendizaje de REO. También demostramos que cuando el entrenamiento de REO es lo suficientemente fuerte como para generar per se MLT, un evento de estrés post‐ aprendizaje perjudica la memoria. Nuestros experimentos apoyan que este efecto podría ser debido a una competencia por las proteínas disponibles. Luego evaluamos en roedores si el estrés tiene efectos sobre la memoria de otra tarea, como parte de nuestro objetivo de investigar si existen reglas generales que rijan la formación de MLTs. Para ello utilizamos el paradigma de evitación inhibitoria (EI) y demostramos que el estrés tiene un efecto promnésico dentro de una ventana de tiempo acotada (en este caso cuando es previo a la tarea), que es dependiente de la síntesis de proteínas y de la activación de los receptores de glucocorticoides. A su vez, el estrés tiene efectos perjudiciales sobre la MLT de EI inducida por un aprendizaje fuerte. Por último, planteamos una transferencia del modelo al estudio de la memoria en humanos. Nos preguntamos si un fenómeno similar a lo observado en roedores ocurre en el ámbito escolar, es decir si una situación de estrés es relevante para el aprendizaje y la memoria dentro del aula. Utilizamos la Figura de Rey‐Osterrieth como protocolo para evaluar una memoria grafica y demostramos, nuevamente, que los efectos de un evento de estrés (examen curricular) cercano en el tiempo pueden ser tanto benéficos como perjudiciales. Cuando los estudiantes expresaron una memoria más débil de la figura, observamos que un examen dentro de una ventana de tiempo especifica luego del mismo, mejora la memoria gráfica evaluada. En cambio, cuando los estudiantes expresaron una memoria más fuerte, un examen tanto antes como después, tuvo efectos perjudiciales sobre la MLT de la figura. Nuestros hallazgos proporcionan nuevos conocimientos sobre el impacto del estrés en la formación de una MLT, tanto en roedores como en seres humanos, y apoyan la hipótesis del EC como mecanismo subyacente a la formación de MLTs. Los resultados en el ámbito escolar, además, alertan a los educadores a considerar los efectos de un examen en el aprendizaje de otros contenidos dictados el mismo día dentro del aula.

Descripción: La corteza retrosplenial ha sido relacionada con diversas funciones cognitivas. Diversos estudios en humanos y animales no humanos han demostrado su participación en navegación espacial y memoria contextual. Sin embargo, su contribución en la memoria de reconocimiento de objetos aún no es clara. Con respecto a esto, previamente hemos mostrado el requerimiento de la corteza retrosplenial para la consolidación y evocación de la memoria de reconocimiento de objetos. En esta tesis, estudiamos la conectividad funcional de esta corteza durante la consolidación de la memoria de reconocimiento de objetos, con seis estructuras cerebrales que se encuentran altamente conectadas con ella. Primero, estudiamos el requerimiento de cada estructura durante la consolidación de la memoria. Encontramos que la inactivación transitoria de la corteza perirrinal, corteza prefrontal medial, corteza entorrinal medial y el núcleo talámico anteromedial, pero no de la corteza cingulada anterior o el hipocampo, provocó un déficit en la memoria de reconocimiento de objetos. Luego, estudiamos el requerimiento de la interacción entre la corteza retrosplenial y estas estructuras cerebrales. Observamos que la inactivación ipsilateral de la corteza retrosplenial y una estructura requerida para el procesamiento de la memoria de reconocimiento de objetos impidió la consolidación de la memoria de reconocimiento de objetos. Asimismo, durante estos experimentos encontramos que la corteza entorrinal medial y el núcleo talámico anteromedial, estructuras principalmente estudiadas en memorias espaciales, son requeridas para la consolidación de la memoria de largo término de objetos. Previamente hemos observado que la inactivación de la corteza retrosplenial durante la adquisición de la información no afecta la memoria de reconocimiento de objetos. Planteamos que esto podría deberse a una compensación rápida del sistema de la memoria de objetos. Para probar esto, realizamos experimentos con doble inactivación transitoria. Una inactivación fue realizada antes de la sesión de entrenamiento (durante la adquisición) y las otras inmediatamente después del entrenamiento (durante la consolidación) o antes del testeo (durante la evocación). Observamos que la inactivación de la corteza retrosplenial durante la adquisición de la memoria prevenía el efecto amnésico de la inactivación durante la consolidación o la evocación. Por ende, cuando esta corteza está inactiva durante la adquisición de la información, el sistema de memoria compensa su falta, formando una memoria independiente de la corteza retrosplenial. Con el fin de analizar este fenómeno, realizamos mediciones de la activación del cerebro completo en animales control o con la corteza retrosplenial inactiva durante la adquisición de la memoria de reconocimiento de objetos. Encontramos diferencias en los patrones de activación cerebral (es decir, en el circuito de la memoria de reconocimiento de objetos) entre los animales con la corteza retrosplenial inactiva y los animales control durante la evocación de la memoria. Luego, estudiamos los mecanismos involucrados en la consolidación de la memoria de reconocimiento de objetos en la corteza retrosplenial. Demostramos que la actividad dopaminérgica en la corteza retrosplenial es necesaria y suficiente para consolidar la memoria de reconocimiento de objetos. Posteriormente, analizamos las vías moleculares implicadas en la consolidación de la memoria. Observamos que c-Fos es requerido para la consolidación de memorias de largo término recientes, mientras que MMP-9 es esencial para la consolidación de memorias remotas.

Descripción: A lo largo de los últimos años, se ha acumulado una vasta evidencia experimentalseñalando a NF-κB como uno de los factores de transcripción (FT) más relevantes en laformación y reprocesamiento de memorias de largo término (MLT) en distintosmodelos animales y tareas de aprendizaje. Sin embargo, poco se sabe de los genes queson regulados por este FT durante procesos mnésicos. El objetivo de mi tesis fueidentificar y caracterizar algunos de los genes que son regulados por este FT durante laconsolidación de la memoria de reconocimiento de objetos en el hipocampo de ratón. Los resultados obtenidos indican que durante este proceso, NF-κB regula la expresiónde genes de respuesta temprana y tardía, en particular, del FT ZIF268 y de la proteinquinasa Ca(2+)-Calmodulina-quinasa II δ (CaMKIIδ), una sub-unidad de CaMKII cuyafunción en el sistema nervioso central se desconoce. El entrenamiento al paradigma de Reconocimiento de Objetos Novedosos, que lleva a la formación de una memoria dereconocimiento de largo término, indujo la expresión de ambos genes. ZIF268 seexpresa de manera rápida y transitoria dentro de las primeras horas postentrenamientoy su expresión es necesaria para la formación de una MLT. Por elcontrario, la expresión de CaMKIIδ se induce en forma tardía y sostenida, y persistehasta por lo menos 7 días luego del entrenamiento. Sorprendentemente, nuestrosresultados indican que CaMKIIδ no afecta la formación de la MLT, sino la formación ymantenimiento de una forma de MLT más persistente. A continuación, mostramos quela ocupación nucleosomal en ciertas regiones claves del promotor de CaMKIIδ se veafectada hasta 7 días luego del entrenamiento. Esta es la primera vez que sedemuestra que este tipo de modificaciones epigenéticas tienen lugar durante laformación y mantenimiento de la MLT. Por último, hallamos que, en neuronaspiramidales del hipocampo, CaMKIIδ se localiza principalmente en el núcleo, dendritasy terminales pre-sinapticas. Nuestros estudios funcionales, junto con los delocalización sub-celular aportan los primeros indicios respecto a los mecanismosmoleculares en los que podría intervenir CaMKIIδ en el sistema nervioso central.

Descripción: El objetivo de esta tesis fue en primer lugar, estudiar el rol de las proteína- quinasas activadas por mitógenos (MAPK) en distintas fases de la formación de la memoria en el paradigma de Memoria Contexto–Señal (MCS) del cangrejo Chasmagnathus. En segundo lugar, una vez establecida la participación de estas quinasas en dicho modelo, evaluar su rol en la interferencia sobre la memoria ejercida por péptidos β-amiloide de origen humano en este paradigma de memoria en invertebrados. Se observó activación de ERK 1 h luego de un entrenamiento espaciado (que induce formación de una memoria de largo término [MLT]) en fracciones citosólicas pero no nucleares. Dos entrenamientos control (que no inducen MLT) evidenciaron activación de ERK y JNK citosólicas inmediatamente luego del entrenamiento, decayendo 1 h después. En concordancia, un inhibidor de la vía de ERK1/2 (PD098059) indujo amnesia durante la evaluación de la MLT, solo cuando fue administrado 45 min después del entrenamiento, y no inmediatamente pre- o post-entrenamiento, o cuando se evaluó la memoria de corto término (MCT). Dosis muy bajas de fibrillas de Aβ naturalmente secretadas (FN) impidieron la retención de la memoria solo cuando fueron administradas peri-entrenamiento, e indujeron activación generalizada de ERK/MAPK 1 h luego de su administración. La inyección de péptidos sintéticos de βA1-42 y βA3-42 fibrilados (pero no oligomerizados) resultó amnésica. Sin embargo, no se observó este efecto por administración de βA1-40 o βA11-42 fibrilados. En conclusión, la consolidación de la MLT, a diferencia de su reconsolidación o de la MCT, requiere la fosforilación diferencial de sustratos extra-nucleares de ERK en este modelo. Aβ parece inducir alteraciones fisiológicas y transitorias en el cerebro, más que permanentes y neuropatológicas, dada la especificidad temporal y de vías de señalización implicadas a partir de la administración de bajas dosis de fibrillas. Este efecto específico sobre la memoria está mediado, al menos en parte, por la activación generalizada de ERK que interferiría con la consolidación de la memoria.

Descripción: Tempranamente en la vida de un animal las experiencias pueden moldear de forma dramática su comportamiento adulto. Utilizando a la abeja melífera nos propusimos entender la influencia de las experiencias olfativas precoces durante el estadio adulto sobre los comportamientos en individuos que hayan alcanzado edades en donde las actividades de recolección de recursos son frecuentes. Para ello evaluamos la retención de memorias olfativas establecidas en obreras de distintas edades observando que los niveles con los que se evocaban dichas memorias eran diferentes: abejas que recibían alimento aromatizado entre los 5 y 8 días de vida recordaban mejor a estos olores los 17 días que las que los aprendían a edades intermedias (9-12 días de edad). Sin embargo, la retención de aquellas abejas condicionadas entre los 9-12 días de edad podían ser mejorada si los individuos recibían experiencias olfativas tempranas ya sea a los 1-4 ó 5-8 días de edad. Estos resultados sugieren que: i) la retención de memorias olfativas tempranas no dependen directamente del intervalo adquisición-evaluación, sino de la edad en que ocurría la experiencia y ii) estas experiencias son fundamentales para el desarrollo de la memorización a largo término en abejas de edades intermedias. Esto podría explicarse a través de cambios en los patrones de actividad neuronal que observamos en el lóbulo antenal de abejas maduras que aprendieron precozmente un olor. Después de mostrar que las memorias olfativas que se adquieren en las primeras etapas de la vida adulta de un insecto pueden guiar el comportamiento varios días después del aprendizaje, y que estos recuerdos pueden vincularse a la modificación de la actividad neuronal en el cerebro, la abeja ofrece una nueva perspectiva para estudiar la ontogenia del aprendizaje y la memoria y sus consecuencias sobre la biología social.

Descripción: La consolidación de las memorias de largo término (MLT) necesita de la síntesis de novo de ARNm y proteínas. Trabajos recientes proponen la existencia de una nueva fase de consolidación en memorias estables y consolidadas, denominada reconsolidación. Esta nueva fase tiene lugar luego de la reactivación de la MLT inducida por la evocación de la MLT. La reconsolidación de la MLT también depende de eventos transcripcionales y traduccionales. La transcripción génica es controlada por factores de transcripción, cofactores y correpresores. Los cofactores y correpresores regulan la expresión génica mediante su interacción directa con la maquinaria de transcripción basal, remodelando la estructura de la cromatina y/o modificando químicamente las histonas. Una de las modificaciones post-traduccionales de histonas más estudiada es la acetilación. Este proceso es regulado por acetilasas (KATs) y desacetilasas de histonas (KDACs). En este trabajo de tesis se presentan evidencias acerca del papel fundamental que cumple la acetilación de histonas durante la consolidación y reconsolidación de la memoria contexto-señal en el cangrejo Chasmagnathus granulatus, así como también durante la consolidación de la memoria de reconocimiento de objeto novedoso en el ratón Mus musculus. En el cerebro central de Chasmagnathus se observó un aumento en los niveles de acetilación de histona H3 durante la consolidación, 1 hora luego de un entrenamiento fuerte. Asimismo, se observó un incremento similar en la acetilación de la histona H3 durante la reconsolidación, 1 hora después de la reactivación de la memoria. En este modelo, el bloqueo farmacológico de la acción de las KDACs mediante la administración del inhibidor butirato de sodio (NaB), durante la consolidación de una memoria débil, induce la facilitación de esta memoria. No se encontró un efecto facilitador de la memoria mediante la administración de esta droga durante la reconsolidación. Por otro lado, en el hipocampo de Mus musculus, se observó un aumento en los niveles de acetilación de histona H3 durante la consolidación, 1 hora luego de un entrenamiento fuerte, no así luego de entrenamientos de menor magnitud. Además, la memoria fue mejorada mediante la administración intra-hipocampal del inhibidor de KDACs NaB. En conjunto, estos datos sostienen que la acetilación de histonas es un mecanismo fundamental en la consolidación y reconsolidación de la MLT. Este proceso epigenético funcionaría como una característica molecular de memorias fuertes. Este mecanismo molecular regulador de la expresión génica durante la formación de la memoria se encuentra evolutivamente conservado.

Descripción: La memoria de reconocimiento hace referencia a la habilidad de identificar si unobjeto o una situación fueron experimentados previamente. Esta memoria se evidencia enroedores por la tendencia natural a explorar por más tiempo aquellos estímulosnovedosos respecto a los familiares. En el presente trabajo nos enfocamos en estudiar elfenómeno de interferencia retroactiva (IR) y de promoción de memorias dereconocimiento, utilizando diferentes versiones de la tarea: Reconocimiento de Objeto encontexto (ROC), Reconocimiento de Objeto Novedoso (RON) y Reconocimiento Espacial de Objetos (REO). Tanto para el fenómeno de IR estudiado en la tarea de ROC (Capítulo 1), yen la tarea de RON (Capítulo 2), como para el fenómeno de promoción estudiado en latarea de REO (Capítulo 3), se caracterizaron las condiciones requeridas para que estosfenómenos ocurran (influencia del contexto y de los objetos), así como los requisitostemporales y los procesos mnemónicos afectados. Por último, inactivamos o bloqueamosla traducción proteica en el Hipocampo dorsal o en la Corteza medial prefrontal, con el finde dilucidar si la colaboración o la competencia en el uso de la actividad cerebral o derecursos proteicos pueden explicar los fenómenos de promoción e interferencia de lamemoria.

Descripción: NF-kappa B es un factor de transcripción cuya activación es necesaria para laconsolidación de la memoria a largo plazo en varias especies. Este factor de transcripciónse activa y se transloca al núcleo de las células en una ventana temporal específica durantela consolidación. NF-kappa B tiene una amplia distribución en el sistema nervioso, con unafuerte presencia en dendritas y terminales sinápticas. Esta tesis se centra en la activación,localización y dinámica de NF-kappa B en tareas de aprendizaje que se adquieren con unsolo ensayo, la evitación inhibitoria (IA) y una tarea adquirida en el mismo contexto pero designo opuesto. Los ratones son entrenados de dos modos diferentes; ya sea recibiendo o no unestímulo eléctrico al entrar en un compartimiento oscuro (aversivo con choque eléctrico vs.apetitivo sin choque). Cuarenta y ocho horas después el desempeño de los animales esevaluado. Durante la sesión de evaluación, las latencias de entrada al compartimientooscuro (independientemente del tipo de entrenamiento) fueron significativamente diferentesal día de entrenamiento y a las latencias de un grupo control que en el día delentrenamiento recibe un choque no relacionado con el contexto. Además, la actividadnuclear de NF-kappa B se vió aumentada durante la consolidación de ambas tareascomparando con animales control y naïve. La inhibición de NF-kappa B con sulfasalazinainyectada en el hipocampo, amígdala o el núcleo accumbens inmediatamente luego delentrenamiento produjo un deterioro en la retención de la memoria en ambas versiones de latarea. Los resultados sugieren que en ratón, NF-kappa B es un paso molecular crítico endiferentes áreas del cerebro para la consolidación de la memoria de largo término en unatarea de evitación inhibitoria y en una versión “apetitiva” de la misma. La activación de este factor de transcripción en el núcleo de las células delhipocampo ha sido descrita a exhaustivamente. La presencia del factor de transcripción enla sinapsis nos llevó a investigar un posible rol local en la sinapsis, activación y dinámica eneste sitio. En este trabajo se describen los cambios en la localización sináptica de NF-kappa B y de su actividad, durante la consolidación de la memoria a largo plazo, tanto de la tareaaversiva como apetitiva asociada al IA. La comparación de la actividad sinaptosomal ynuclear de NF-kappa B indican diferentes dinámicas para ambas localizaciones. Además,se identifican dos fracciones de NF-kappa B sinaptosomal, una que se obtiene soluble en elcontenido sinaptosomal (fracción libre) y la otra se encuentra fuertemente unida a lasmembranas sinaptosomales. Durante las primeras etapas de la consolidación la fracciónlibre se activa, la fracción asociada a membrana aumenta mientras que la cantidad de lafracción libre disminuye. Estos resultados sugieren que la activación sináptica de NF-kappa B y su translocación a membranas son parte de la consolidación de la memoria a largoplazo en ratones. Existen evidencias que demuestran que NF-kappa B se activa a través de laactividad del receptor de NMDA. Tomando en cuenta este dato se apuntó a disociar la señaleléctrica que llega al núcleo de la señal de transducción molecular local en la sinapsis paraestudiar la función sináptica local del NF-kappa B. Para abordar este objetivo se trabajó conpéptidos que impiden la interacción de PSD-95 (proteína de andamiaje postsináptico) con elreceptor de NMDA. En este trabajo se muestra que la inyección intra-hipocampo de estepéptido interfiere de forma reversible con la consolidación de la memoria de Evitación Inhibitoria (IA). Los resultados presentados en esta tesis aportan datos cruciales para entender lafunción sináptica local del NF-kappa B durante la consolidación de la memoria, tanto paralas tareas de aprendizaje aversivas como apetitivas.