Plasticidad Neuronal

Alejandro F. Schinder - Fundación Instituto Leloir

idioma:

Nuestro laboratorio investiga mecanismos de plasticidad del cerebro adulto de los mamíferos. Como modelo estudiamos la neurogénesis que ocurre en el giro dentado del hipocampo, que contiene células madre neurales capaces de generar neuronas granulares (GCs) durante toda la vida. En particular nos enfocamos en dos aspectos centrales de este proceso: 1) los factores que modulan el desarrollo y la integración funcional de GCs nuevas en los circuitos preexistentes; 2) las modificaciones que se producen en el procesamiento de información en el giro dentado como consecuencia de la neurogénesis adulta.

El hipocampo adulto contiene células madre neurales (NSC) autorenovables que generan neuronas durante toda la vida. La relevancia funcional de la neurogénesis adulta en la función cerebral es un tema sometido a intensa experimentación y debate. Mi laboratorio está interesado en las modificaciones plásticas que se producen en los circuitos del hipocampo adulto a partir de la incorporación de nuevas células granulares (GCs). El impacto de las GCs nuevas en la función del hipocampo está determinado principalmente por su número, conectividad, propiedades sinápticas, y excitabilidad. En los últimos años, hemos combinado marcado retroviral con optogenética para investigar cómo las neuronas nuevas se integran en las redes neurales existentes en el hipocampo. Hemos utilizado reporteros fluorescentes para comparar GCs nacidas durante el desarrollo y la adultez, y encontramos que las GCs nacidas en ambos estadios convergen en una población homogénea con conectividad y propiedades funcionales que se hacen indistinguibles al momento en que alcanzan la madurez. A través de la optogenética pudimos describir su output y demostrar que las GCs generadas en el cerebro adulto establecen sinapsis sobre diferentes tipos neuronales del hipocampo. Durante todos estos años mantuvimos dos preguntas simples en mente: ¿Por qué el hipocampo adulto (y no otras regiones del cerebro) genera neuronas? ¿Qué propiedades especiales podría hallarse en las neuronas nuevas? Recientemente encontramos que una de las características más importantes sería lo que las GCs nuevas son capaces de hacer durante las etapas inmaduras del desarrollo neuronal: las GCs inmaduras son muy fácilmente activables (sensibles a la actividad aferente) y, por lo tanto, capaces de integrar una amplia variedad de estímulos sinápticos cuando se las compara con neuronas maduras, que a su vez muestran una respuesta muy específica. Esta capacidad única de procesamiento de señales permanece efectiva sólo durante un período crítico que termina en cuanto las GCs llegan a un estadio maduro. Concluimos entonces que la neurogénesis adulta sirve para mantener cohortes renovables de GCs altamente integradoras en el giro dentado. Actualmente investigamos los mecanismos que subyacen a estas propiedades de red conferidos por GCs inmaduras, a la vez que diseñamos nuevos enfoques para la dilucidar su relevancia conductual.

Marín-Burgin A, Mongiat LA, Pardi MB and Schinder AF. Unique Processing During a Period of High Excitation/Inhibition Balance in Adult-Born Neurons. Science 335:1238-42, 2012 PubMed

Piatti VC, Davies Sala MG, Espósito MS, Mongiat LA, Trinchero MF and Schinder AF. The Timing for Neuronal Maturation in the Adult Hippocampus is Modulated by Local Network Activity. The Journal of Neuroscience 31:7715-7728, 2011 PubMed

Toni, N., Laplagne, D.A., Zhao, C., Lombardi, G., Ribak, C.E., Gage, F.H., Schinder, A.F. Neurons born in the adult dentate gyrus form functional synapses with target cells. Nat Neurosci. 11: 901-907 (2008).     PubMed

Laplagne, D.A., Espósito, M.S., Piatti, V.C., Morgenstern, N.A., Zhao, C., van Praag, H., Gage, F.H., Schinder, A.F. Functional Convergence of Neurons Generated in the Developing and Adult Hippocampus. PLoS Biol. 4: e409 (2006).     PubMed

Espósito, M.S., Piatti, V.C., Laplagne, D.A., Morgenstern, N.A., Ferrari, C.C., Pitossi, F.J., Schinder, A.F. Neuronal differentiation in the adult hippocampus recapitulates embryonic development. J Neurosci. 25: 10074-10086 (2005).     PubMed

Van Praag, H., Schinder, A.F., Christie, B.R., Palmer, T.D., Gage, F.H. Functional neurogenesis in the adult hippocampus. Nature. 415: 1030-1034 (2002).    PubMed





Alejandro F. Schinder
Jefe de Laboratorio - aschinder@leloir.org.ar



Diego Alvarez
Becario Doctoral CONICET



Natalia Beltramone
Técnico



Damiana Giacomini
Investigador Asistente CONICET



Emilio Kropff
Investigador Asistente CONICET



Antonia Marin Burgin
Investigador Adjunto CONICET



Lucas Mongiat
Investigador Adjunto CONICET



María Belén Pardi
Becario Doctoral CONICET



Jessica Sulkes Cuevas
Estudiante de Licenciatura



Silvio Temprana
Becario Doctoral CONICET



Mariela Trinchero
Becario Doctoral CONICET



Sun Min Yang
Becario Posdoctoral Agencia