Relaciones interhemisféricas entre hipocampos y sus aferencias estudiadas mediante generadores de potencial de campo

Resumo

Son numerosos los procesos cerebrales en humanos que operan de forma coordinada entre hemisferios (lenguaje, movimiento, reconocimiento de objetos, memoria espacial, etc), por lo que el estudio detallado de los mecanismos y circuitos implicados debe contemplar las relaciones interhemisféricas. Sin embargo, en la investigación neurofisiológica experimental se suele estudiar un único hemisferio cerebral, obviando la influencia del otro, lo que puede llevar a grandes errores por omisión. El principal objetivo de esta Tesis ha sido obtener una imagen global del flujo de actividad bilateral espontánea en las diferentes regiones del circuito cortico-hipocámpico. Para ello, se han realizado registros de los potenciales de campo mediante multielectrodos de 32 canales en los dos hipocampos de forma simultánea, principalmente en rata anestesiada. Su localización precisa se confirmó con potenciales provocados e histología. También se realizaron algunas series experimentales con registro de los dos bulbos olfatorios que constituyen una de las principales entradas sensoriales al hipocampo, así como otra serie en animal despierto. Dado que la mayor parte de la actividad muestra un patrón irregular, que a pesar de ser mayoritaria en el cerebro es habitualmente descartada por dificultades de análisis y de interpretación, se realizaron, además, simulaciones numéricas con el fin de entender la formación de este tipo de patrón temporal a partir de corrientes sinápticas elementales. Para el análisis de los datos experimentales se utilizó un método de separación ciega de fuentes denominado análisis de componentes independientes, un análisis bioestadístico de última generación que permite separar las múltiples contribuciones que conforman los potenciales de campo y proporciona un curso temporal preciso y libre de contaminaciones mutuas con facilidad para identificar la vía sináptica específica. Los estudios numéricos mostraron la estrecha relación de los parámetros temporales de las ondas del potencial de campo con la tasa de descarga de la población aferente, descartando la utilidad de los espectros de potencia que degeneraron rápidamente con las fluctuaciones temporales. A partir de los 6 generadores FP obtenidos experimentalmente en ambos hipocampos, se estudiaron las relaciones bilaterales mediante diferentes estadísticos para extraer aspectos complementarios en diferentes escalas de tiempo y bandas de frecuencia, así como de liderazgo temporal (test de Granger). Los resultados más destacados fueron: (a) la correlación bilateral global de los generadores de CA1 es alta, mientras que la de los generadores de giro dentado es baja. (b) El generador de Schaffer es, en gran medida, bilateralmente coherente, tanto para ondas complejas (SPW) como para ondas rápidas (gamma), aunque estas últimas mantienen una covariación de amplitud pobre. (c) El generador lacunoso-molecular está compuesto por tres actividades espacialmente superpuestas y que, globalmente, mantiene una alta coherencia bilateral para ondas lentas, pero no rápidas. (d) En presencia de ritmo theta, la coherencia gamma bilateral disminuye. (e) Estos dos generadores de CA1 no muestran relación ipsilateral en ninguna banda de frecuencia. (f) En el giro dentado, se observa una fuerte coherencia bilateral solo para las entradas de la corteza entorrinal medial, mientras que las de la corteza entorrinal lateral es fuertemente asimétrica. (g) Las pruebas de causalidad de Granger muestran fuertes relaciones bidireccionales entre todos los generadores bilaterales homónimos, excepto en la entrada entorrinal lateral y un generador local en el giro dentado. (h) También revela escasas relaciones significativas entre los generadores ipsilaterales, a excepción de la fuerte anticipación de la corteza entorrinal lateral hacia todos los demás. (i) En conjunto, y con la notable excepción de las cortezas entorrinales laterales, existe una marcada coherencia interhemisférica principalmente para ondas lentas, pero no para las ondas rápidas, excepto en el segmento de Schafer. (j) Los bulbos olfatorios presentan varios generadores homólogos, aunque no tienen coherencia bilateral a excepción de unas ondas que, si bien están asociadas a la respiración solo se producen de forma intermitente. (k) Ante un estímulo oloroso ambos bulbos tienen una respuesta global sincrónica, pero la actividad onda a onda es asimétrica. (l) En el animal despierto se mantienen las mismas dinámicas en los generadores del hipocampo, con un ligero aumento de la correlación bilateral debido a la contribución del ritmo theta relacionado con el movimiento. Los resultados son consistentes con la visión global de un flujo de información lateralizado ya desde el bulbo olfatorio, que recala y se mantiene asimétrico en la corteza entorrinal lateral desde donde entra al hipocampo. En los relés sucesivos (giro dentado, CA3, y CA1) se procesa principalmente de forma ipsilateral con intercambio de información interhemisferica principalmente en las regiones CA3-CA1. Se vislumbra el hipocampo como una estructura anatómicamente doble, que forma parte de un sistema bilateral que procesa información cortical altamente lateralizada y que es cotejada o integrada en algunos de los nodos intrahipocámpicos en determinados momentos, pero no en otros, por lo que se postula un sistema capaz de operar de forma lateral o bilateral dependiendo de las necesidades de procesamiento del individuo. Se propone, por tanto, que los estudios que persiguen las bases neurales de tareas concretas ya sean cognitivas o comportamentales, se realicen con observación simultánea de ambos hemisferios.