El CIREN y la nueva neurología / CIREN and new neurology

Introducción: Con la creación en 1989 del CIREN, Cuba entró en la nueva era de la neurología. Durante la segunda mitad del siglo XX los conceptos de la neurociencia evolucionaron del estatismo a un sistema adaptable y cambiante, moldeado por la experiencia, a través de la propiedad de plasticidad neuronal. El objetivo del trabajo es presentar los logros más relevantes de este esfuerzo de investigación enesta institución.Desarrollo: Además de la atención de pacientes cubanos y extranjeros, se ha desarrollado una intensa investigación sobre todas las herramientas potenciales que podrían servir para recuperar o restaurar la función nerviosa afectada por traumatismos o enfermedad. El paso inicial fue el trasplante neural de células dopaminérgicas a pacientes parkinsonianos. Otras intervenciones de la neurocirugía funcional o resectiva también se intentaron para trastornos del movimiento o epilepsia. La investigación básica ha contribuido a confirmar los beneficios esperados para tratar con éxito los trastornos degenerativos, y los programas de neurorrehabilitación diseñados tratan deinducir un entorno promotor de la plasticidad para maximizar la recuperación.Conclusiones: La investigación en el CIREN ocupa un lugar privilegiado. Algunos resultados han traído nuevos tratamientos clínicos y quirúrgicos. Otros, principalmente los de investigación básica, aún no han encontrado una traducción terapéutica. Pero todos han contribuido en gran medida a dar forma al perfil único de esta institución cubana. La manera de avanzar en los pasos firmes hacia eseobjetivo, es el camino de una ciencia sólida y de alto nivel(AU)

Introduction: With the creation in 1989 of CIREN, Cuba entered the new era of neurology. During the second half of the twentieth century the concepts of neuroscience evolved from statist to an adaptable and changing system, shaped by experience, through the property ofneuronal plasticity. The objective of the work is to present the most relevant achievements of this research effort in this institution.Development: In addition to the care of Cuban and foreign patients, an intense research has been developed on all the potential tools that could be used to recover or restore nerve function affected by trauma or disease. The initial step was the neural transplantation of dopaminergic cells to parkinsonian patients. Other interventions of functional or resective neurosurgery were also tried for movement disorders or epilepsy. Basic research has helped to confirm benefits expected to successfully treat degenerative disorders, andneurorehabilitation programs designed to induce a plasticity promoting environment to maximize recovery.Conclusions: Research at CIREN occupies a privileged place in the interests of the institution. Some results have brought new clinical andsurgical treatments. Others, mainly those of basic research, have not yet found a therapeutic translation. But all have contributed greatly to shaping the unique profile of this Cuban institution. The way to advance in the firm steps towards that goal is the trend of a solid and high level science(AU)

La marca sináptica y la huella de la memoria / Synaptic tagging and memory trace

Objetivo. Presentar una visión de las principales características y posible identidad de la marca sináptica, así comodiscutir algunas de sus implicaciones funcionales. Desarrollo. La potenciación sináptica a largo plazo, dadas sus características, se ha impuesto como un modelo sinapticocelular de memoria muy atractivo. De modo similar a la memoria, puede manifestarse como temprana (dependiente fundamentalmente de la modificación de proteínas preexistentes en la sinapsis) otardía (dependiente de la síntesis de nuevas proteínas). Debido a que la potenciación sináptica a largo plazo es un fenómeno altamente específico, surge un dilema: ¿cómo llegan a las sinapsis apropiadas las proteínas requeridas para la estabilizacióndel cambio plástico en una neurona que normalmente posee miles de contactos sinápticos, todos dependientes del mismo núcleo? En este trabajo se presentan algunos de los modelos que aportan posibles soluciones a este interrogante, haciendo énfasisen la hipótesis del marcaje sináptico. Se exponen los principales hallazgos que han ido conformando esta hipótesis y se analiza la síntesis local y la activación de proteincinasas como posibles candidatos de ser la marca sináptica. Adicionalmente, se discuten algunas implicaciones funcionales del marcaje sináptico. Conclusiones. La hipótesis de la marca sináptica ofrece unaexplicación muy flexible y razonable acerca de la especificidad del cambio sináptico duradero. Aunque se conocen algunas de sus características, la identidad de la marca no se ha dilucidado aún. Al parecer, existen múltiples marcas que, al ser reclutadaspor estímulos específicos, median los efectos plásticos en diferentes dominios temporales(AU)

AIM: To present a panorama of the main features and possible identity of the synaptic tag, such as to discuss some of its functional implications. DEVELOPMENT: Long-term potentiation (LTP) constitutes a very attractive synaptic/cellular memory model. LTP, like memory, can manifest itself early (essentially depending on the modification of pre-existing proteins at synapse) and late (depending on new protein synthesis). As LTP is a highly specific phenomenon, a dilemma arises: how can the proteins, required to plastic change stabilization, that are synthesized at the soma of a neuron containing thousands of synaptic contacts--all depending of the same nucleus--go to the appropriate synapses? In this review, we present some of the models that intend to explain this question, making emphasis on synaptic tagging hypothesis. Some of the main findings that have contributed to tagging hypothesis are exposed. The local protein synthesis and the activation of protein kinases are analyzed as candidates to be the synaptic tag. Additionally, some of the functional implications of synaptic tagging are discussed. CONCLUSIONS: The synaptic tagging hypothesis offers a very flexible and reasonable solution to the specificity of long-lasting synaptic changes. Although some of the tagging features are known, the synaptic tag identity has not yet been elucidated. It seems that there is not a unique synaptic tag, but there are rather multiple molecular synaptic tags involved. Each of them might function as a synaptic tag under particular circumstances. Each might be differentially recruited by specific stimuli and mediate plasticity over different time domains(AU)

Estudio comparativo de la lesión bilateral de corteza entorrinal y de la fimbria-fórnix / Comparative study of bilateral lesions in the entorhinal cortex and inthe fimbria-fornix

Introducción. Numerosos comunicados muestran que la lesión de aferentes al hipocampo, como la corteza entorrinal (CE) y la fimbria-fórnix (FF), afectan a la memoria en roedores; sin embargo, no existen estudios comparativos a largo plazo que demuestren cuál de esas lesiones pudiera ser más útil como modelo para estudios de neuroplasticidad. Material y métodos. Se utilizaron ratas macho jóvenes de la variedad Sprague Dawley. Se provocó una lesión electrolítica bilateral de la CE o una lesión por transección de la FF. Después de una, cuatro o doce semanas, los animales se evaluaron en el laberinto acuático de Morris, primero con plataforma no visible y después con plataforma visible. Los resultados de los grupos se compararon entre sí y con los de controles sanos y falsas lesionadas mediante un análisis de varianza. Resultados. En la prueba con plataforma no visible, ambos tipos de lesión provocaron una afectación grave e irreversible de la memoria espacial de los animales, al menos hasta doce semanas después de la lesión. La prueba con plataforma visible mostró diferencias significativas entre los animales con lesión de la CE evaluados a las 12 semanas, lo que sugiere el desarrollo de algún deterioro visual o motor en estos animales. Conclusiones. Aunque ambas lesiones provocan un deterioro conductual no reversible a largo plazo en los roedores, la lesión de la FF parece un mejor modelo para evaluar efectos específicos sobre el aprendizaje y la memoria, ya que la lesión de la CE, aparentemente, provoca afectaciones sensoriales o motoras adicionales (AU)

Introduction. Numerous reports show that lesions to hippocampus afferents, such as the entorhinal cortex (EC) and the fimbria-fornix (FF), exert an effect on memory in rodents. There are, however, no long term comparative studies that show which of these lesions could be most useful as a model for studies into neuroplasticity. Material and methods. Young male Sprague Dawley rats were used. Bilateral electrolytic lesion was caused to the EC or the FF was damaged by transection. One, four or 12 weeks later the animals were evaluated in a Morris water maze, first with an invisible platform and then with the platform within view. The results from the two groups were compared to each other and to those obtained from healthy controls and subjects with false lesions by means of a variance analysis. Results. In the test with an invisible platform, both types of lesion gave rise to serious, irreparable involvement of the spatial memory of the animals, at least up to 12 weeks after the lesion. The test with the visible platform revealed significant differences between animals with lesion to the EC evaluated at 12 weeks, which suggests the development of some visual or motor deterioration in these animals. Conclusions. Although both lesions gave rise to behavioural deterioration that was irreversible in the long term in rodents, the lesion to the FF seems to be a better model for evaluating specific effects on learning and memory, since the lesion to the EC apparently triggers additional sensory and motor involvement (AU)

El glutatión en la función cognitiva y la neurodegeneración / Glutathione in cognitive function and neurodegeneration

Objetivo. Reseñar las principales evidencias acerca del papel del glutatión en la función cognitiva y los procesos de plasticidad sináptica, así como su participación en los eventos neurodegenerativos y neurotróficos modelados en roedores. Desarrollo. El tripéptido glutatión y las enzimas relacionadas con éste participan en el mantenimiento de la homeostasis oxidante de las células aeróbicas. El daño oxidativo a los componentes neuronales se presenta en la base molecular de la neurodegeneración y el envejecimiento cerebral. En los eventos de plasticidad neuronal, mediadores de las funciones de aprendizaje y memoria, participan biomoléculas cuya actividad se modula por las variaciones en el estado redox del medio. El bajo contenido de glutatión provoca un déficit en los mecanismos de plasticidad sináptica hipocampal, tanto a largo como a corto plazo, que se acompañan y probablemente causan un deterioro en la adquisición, pero no en la consolidación, de la información espacial. Por otra parte, los resultados de varios estudios sugieren que los efectos beneficiosos del tratamiento con factores neurotróficos pueden mediarse por una modulación de las defensas antioxidantes. Así, el factor de crecimiento nervioso estimula a la glutatión reductasa y restaura la actividad aumentada de la glutatión peroxidasa en animales con déficit cognitivo. Conclusión. Existe un vínculo estrecho entre el metabolismo del glutatión y los procesos de aprendizaje y memoria. En este vínculo, los mecanismos preservadores de la homeostasis oxidante cerebral pueden participar, a la vez, como moduladores de la función cognitiva y como dianas de los eventos degenerativos y neurotróficos (AU)

Objective. To review the main findings on the glutathione role in cognitive function and synaptic plasticity processes, as well as, its involvement in neurotrophic and neurodegenerative events in rodents. Development. The tripeptide glutathione and its related enzymes participate in the maintenance of oxidant homeostasis in aerobic cells. Oxidative damage to neuronal components underlies the molecular basis of neurodegeneration and brain aging. Several biomolecules with redox-dependent activity are involved in the neuronal plasticity events that have a role in learning and memory functions. The maintenance of normal glutathione level is important for acquisition, but not consolidation, of spatial memory. Glutathione unavailability induces failures in hippocampal synaptic plasticity mechanisms, which are possibly related to a spatial memory deficit. On the other hand, several studies have suggested that the beneficial effects of neurotrophic treatments are mediated by the modulation of antioxidant defense mechanisms. In fact, nerve growth factor treatment to cognitively impaired rats stimulates glutathione reductase and can prevent the increases in glutathione peroxidase activity, pointing these enzymes as possible intracellular targets of neurotrophin actions on oxidant homeostasis. Conclusion. There is a closed link between glutathione metabolism and oxidant homeostasis, which is expressed in learning and synaptic plasticity deficits in conditions of low glutathione content, as well as, in neurodegeneration-induced glutathione metabolism changes that can be prevented by neurotrophic treatment (AU)

Mecanismos celulares de la neuroplasticidad / Cellular mechanisms of neuroplasticity

Objetivo. Presentar, de manera unificada, una visión de los principales mecanismos de neuroplasticidad conocidos, destacando su universalidad. Desarrollo. La concepción del sistema nervioso como una entidad inmutable ha sufrido modificaciones sustanciales durante la segunda mitad del siglo XX. La neuroplasticidad, es decir, la capacidad de cambio y reparación del cerebro, se expresa de formas diversas, desde modificaciones funcionales de estructuras ya existentes, hasta la formación por crecimiento y proliferación de nuevas estructuras y neuronas. El presente trabajo aborda los mecanismos celulares y moleculares de los fenómenos neuroplásticos y los clasifica en dos grandes grupos: plasticidad por crecimiento, donde se incluyen los mecanismos de regeneración axonal, colateralización y sinaptogénesis reactiva; y plasticidad funcional, que abarca cambios en la eficacia de la transmisión sináptica como la potenciación a largo plazo y la activación de sinapsis silentes. Se presentan además algunas relaciones de fenómenos neuroplásticos con enfermedades del sistema nervioso, así como ejemplos de factores fisiológicos, físicos y farmacológicos que pueden, en el futuro, convertirse en herramientas terapéuticas para estimular y modular la neuroplasticidad. Conclusiones. Los mecanismos neuroplásticos muestran un alto grado de conservación filogenética y ontogenética, y son importantes tanto en la génesis de trastornos y enfermedades del sistema nervioso, como en su reparación tras sufrir traumatismos y daños muy diversos. La modulación de los mecanismos neuroplásticos por agentes físicos y químicos se vislumbra como una de las más potentes herramientas terapéuticas de la neurología restaurativa (AU)

Estudio comparativo de la lesión de fimbria-fornix por aspiración y transección / A comparative study of lesion of thefimbria-fornix by aspiration and by transection

Introducción. La lesión de la fimbria-fornix causa disfunciones que afectan los procesos de aprendizaje y ha sido utilizada como modelo animal de enfermedad de Alzheimer. Material y métodos. Con el propósito de comparar la eficacia de dos métodos para producir la lesión de fimbria-fornix, se utilizaron 40 ratas machos jóvenes de la variedad Sprague-Dawley, distribuidas en cuatro grupos experimentales: controles (6), falsas lesionadas (8), lesionadas por aspiración (12), lesionadas por transección (14). Resultados. Los resultados mostraron que si bien ambas técnicas de lesión provocan en las ratas defectos cognitivos graves, según se expresa en las altas la