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Ítem Papel del residuo N264 en la conducción de protones a través del canal HV de Ciona intestinalis(Universidad de Valparaíso, 2013) Otárola Soto, Ester; González León, Carlos (Director de tesis)Los canales de protones activados por voltaje (Hv) se encuentran en la membrana plasmática y compartimentos celulares de diferentes células de mamíferos, así como en células del músculo liso, esperma y células de la vía respiratoria entre otros. Sin embargo, las primeras corrientes de protones fueron descritas en neuronas de caracol. El canal fue clonado primeramente en células del sistema inmune de humano y ratón. A pesar de que el canal fue clonado en células de mamífero se encuentra también en invertebrados, como en Ciona intestinalis, en particular el canal clonado desde este invertebrado ha demostrado una muy buena expresión heteróloga en ovocitos de Xenopus leavis. Los canales clásicos dependientes de voltaje son estructuras tetraméricas, donde cada monómero consta de seis segmentos transmembrana. Los cuatro primeros corresponden al dominio sensor de voltaje (VSD) y los últimos dos segmentos de las cuatro subunidades conforman el dominio del poro, el cual es la vía de conducción del canal. Por otro lado Hv son estructuras diméricas que tiene una arquitectura en donde se aprecian cuatro segmentos transmembrana (S1-S4), los que presentan una alta homología con el VSD de los canales de K+ activados por voltaje (Kv), pero carecen de una estructura definida para la conducción de protones. Debido a que la vía de conducción de protones aun no ha sido definida. En la búsqueda de la posible vía de conducción para los protones, encontramos un residuo en el segmento S4, la asparagina 264 (N264), que podría ser parte esencial en la conducción. Este residuo se encuentra altamente conservado en los canales de protones de diversas especies, sin embargo no está presente en el VSD los canales Kv. Para establecer si la posición N264 es parte del mecanismo de conducción de protones en Hv de Ciona intestinalis, realizamos mutaciones puntuales en este residuo y se realizaron experimentos de análisis de varianza en estado no estacionario. Determinamos que la conductancia unitaria de Ci-Hv wt fue de ~200 fS. Para las mutaciones mutaciones N264C, N264Q y N264E se produjo un aumento de la conductancia de 300 fS, 2 pS y 6 pS, respectivamente. Cuando el residuo N264 se mutó por aminoácidos básicos, como lisina (N264K) y arginina (N264R) conllevan una disminución o inhibición total de la corriente, respectivamente. Al analizar el modelo de Ci-VSOP basado en un modelo por homología del sensor de voltaje (VSD) de la quimera Kv1.2-Kv2.1, se observó que la posición N264 se encuentra sobre un bolsillo hidrofílico y rodeado de aminoácido apolares en la parte más angosta de la estructura. Esto, junto con nuestros resultados experimentales, nos lleva a pensar que la posición N264 es la compuerta para el flujo de protones en Hv.Ítem Impact of probenecid a panx1 channel inhibitor on the synaptic and spatial memory defects in a mouse model of alzheimer’s(Universidad de Valparaíso, 2023-01) Mujica Covarrubias, Paula; Ardiles Araya, Álvaro (Director de tesis)La enfermedad de Alzheimer (EA) es una enfermedad neurodegenerativa crónica, progresiva e irreversible con características clínicas de pérdida de memoria, demencia y deterioro cognitivo. Se ha demostrado que uno de los eventos más tempranos en la EA es la pérdida sináptica funcional, inducida por formas oligoméricas solubles del péptido 𝛃� amiloide (sA𝛃�os), que se cree que es la causa principal de los déficits cognitivos en la EA. Panexina 1 (Panx1), una proteína de membrana implicada en la comunicación celular y la señalización intracelular, modula la inducción de la plasticidad sináptica excitatoria en contextos fisiológicos y contribuye a la muerte neuronal en condiciones inflamatorias. El probenecid (PBN) es un medicamento aprobado por la FDA que se usa para el tratamiento de la gota que ha demostrado bloquear la actividad del canal de Panx1 y que se ha sugerido como un agente neuroprotector, aunque nunca se han descrito los mecanismos relacionados. Anteriormente, reportamos que el tratamiento ex vivo con 100 µM PBN mejora la plasticidad sináptica y reduce algunas vías de señalización tóxica y la viabilidad celular en el cerebro de ratones APP/PS1 de 6 meses de edad (m.e), un ratón transgénico modelo de EA. Para explorar más a fondo el potencial terapéutico del PBN en el contexto de la EA, evaluamos el impacto del tratamiento de 1 mes con PBN en ratones APP/PS1 de 3, 12 y 18 m.e y de sus hermanos de camada de tipo salvaje (WT). Transcurrido el tratamiento, aplicamos una batería de tareas conductuales para analizar la memoria espacial y de reconocimiento utilizando las pruebas de Morris Water Maze (MWM) y Novel Object Recognition (NOR), respectivamente. Se realizaron registros electrofisiológicos de campo en rebanadas hipocampales ex vivo para analizar la transmisión y plasticidad sináptica; además, se realizó el inmunomarcaje de marcadores histopatológicos de la EA y tinción de Golgi para evaluar la morfología neuronal, la arborización dendrítica y la densidad de espinas dendríticas. Nuestros datos mostraron que el tratamiento de 1 mes con 100 mg/kg PBN previno los defectos en la memoria de reconocimiento y memoria espacial observados en ratones APP/PS1 de 12 m.e, además de aumentar la arborización dendrítica y la densidad de espinas tanto en ratones WT como APP/PS1. También observamos que PBN previno los defectos de plasticidad sináptica en ratones APP/PS1. Como el tratamiento con PBN también redujo la actividad de Panx1, estimada por la captación de trazadores fluorescentes en las rebanadas hipocampales, estos resultados sugieren que los efectos de PBN podrían depender del bloqueo de los canales de Panx1.Ítem The mesoscale organization of human connectome shapes ignition in cortical activity(Universidad de Valparaíso, 2020-04-24) Castro Novoa, Samy; Orio Álvarez, Patricio (Director de tesis)La cognición humana depende en las fluctuaciones de la actividad cortical para realizar tareas o entrar en la percepción consciente. Las fluctuaciones también ocurren espontáneamente, lo que está influido por condicionantes fisiológicas y anatómicas. Un tipo de fluctuación es la ignición, en la cual la actividad cortical realiza rápidas transiciones desde un régimen de baja a uno de alta tasa de disparo. La ignición ha sido estudiada sistemáticamente en conductas relacionadas a tareas tales como la memoria de trabajo o el acceso a la percepción consciente, así como también en el paradigma de estado de reposo. La conectividad estructural subyacente (i.e., el mapa anatómico de conexiones excitatorias de corto y largo alcance) ha sido propuesta como uno de los factores clave para entender en parte las fluctuaciones de la actividad cortical. Sin embargo, aún no se comprende cómo la ignición de la actividad cortical está relacionada a la estructura subyacente. Esta tesis explora cómo la organización estructural del córtex humano es un factor en la “ignitabilidad” (i.e. la posibilidad de realizar ignición) de las regiones corticales en el paradigma de estado de reposo. Utilizando un enfoque de simulación de cerebro completo con modelo de campo medio, abordé dos preguntas: ¿la ignición de la actividad cortical está influenciada por la organización estructural del conectoma humano? Más aún, si este es el caso,¿a qué nivel de la organización de la red (i.e., organización local o mesoescala; red sin peso o con peso) ocurre esta relación?Ítem Pannexin 1 restricts dendritic branching and formation of dendritic spines in hippocampal neurons: possible role of small Rho GTPases and F-actin(Universidad de Valparaíso, 2022) Flores Muñoz, Carolina; Ardiles Araya, Álvaro (Director de tesis)The morphological integrity and plastic properties of neurons depend on the dynamics of the neuronal cytoskeleton and involve changes in synaptic morphology and electrical signaling. Dendrites and dendritic spines are the major locus for excitatory synapses, and the actin cytoskeleton is their principal structural and regulatory component. Hence, actin reorganization places a central role in regulating of dendritic arborization and dendritic spines formation and maturation. In this regard, the family of small Rho GTPases, RhoA, Rac1, and Cdc42 play an essential role in regulating structural plasticity by controlling the assembly and stability of the actin cytoskeleton. However, the signals that control the activation or inhibition of the different small Rho GTPases in neuronal development and plasticity are relatively unknown. Pannexin 1 (Panx1) is a membrane protein that forms non-selective channels implicated in actin-dependent processes in neurons such as cell migration and neurite extension, suggesting that Panx1 also be involved in other structural changes such as those associated with synaptic plasticity. Here, we investigate if Panx1 channels modulate F-actin remodeling-dependent structural plasticity in hippocampal neurons through a mechanism that involves small Rho GTPases activity. We observed that the absence or blockade of Panx1 channels upon resting conditions increased the length and complexity of the dendritic arbor of hippocampal neurons. Similarly, under the induction of long-term chemical potentiation by glycine stimulation, hippocampal neurons exhibited a higher dendritic spines density than control neurons. Interestingly, the absence or blockade of Panx1 channels stimulated the content of F-actin and increased the expression and activity of Rac1 and Cdc42 Rho GTPases. Consistently, the inactivation of Rac1 prevents the effect of Panx1 channels inhibition on dendritic arborization and the density of dendritic spines. Our results provide evidence that the role of Panx1 channels in neuronal morphology and structural synaptic plasticity relies on actin organization and dynamics by regulation of RhoA and Rac1 GTPase activity.Ítem Serotonergic modulation of excitatory synaptic transmission in the mouse inner retina : dissecting the potential mechanisms and players(Universidad de Valparaíso, 2023-05) Di Berardino, Claudia; Chávez Navarrete, Andrés (Director de tesis)Serotonin (5-HT) is a ubiquitous modulator of synaptic transmission in the brain regulating both cognitive and sensory function. In the mammalian retina, the first station for visual sensory processing, the serotonergic system has been shown to be expressed in all five classes of retinal neurons in several species, including rodents and humans. Previous evidence suggests that pharmacological manipulation of the 5-HT system can modify both spontaneous activity and light- evoked responses of retinal ganglion cells (RGCs), suggesting that 5-HT might shape the retinal output to the brain by regulating RGC function. This could be achieved either by a direct effect of 5-HT onto RGC excitability or by a modulation of the synaptic inputs they receive. Moreover, the transporter responsible for 5-HT reuptake (SERT) might also play a role in the modulation of visual processing and RGCs function by regulating the extracellular levels of 5-HT in the inner retina. However, how exactly 5-HT modulates retinal synapses in the inner retina and its impact on visual function remain poorly understood. Thus, in this thesis, we focused on elucidating the complex modulatory effects of the serotonergic system in the inner retinal circuitry with particular attention to the role of endogenous 5-HT, the receptors subtypes involved and the regulation by SERT. To this end, we performed electrophysiological recordings from different RGCs, classified based on their response to light in ON, OFF and ON-OFF, to study 5-HT-mediated regulation of both spontaneous and evoked synaptic responses in acute mouse retinal slices. Our results demonstrated that exogenous 5-HT application produces a cell-type specific reduction of spontaneous excitatory postsynaptic currents (sEPSCs) and light-evoked EPSCs in ON-OFF RGCs, but not ON RGCs. Such depression is likely mediated by a presynaptic mechanism affecting glutamate release from bipolar cells. Likewise, we found that increasing the extracellular availability of endogenous 5-HT by using the selective serotonin reuptake inhibitor (SSRI) citalopram (CTL) also reduces in a cell-type specific manner both spontaneous and light-evoked EPSCs in ON-OFF RGCs, but not ON RGCs. Moreover, pharmacological manipulations suggested that both the 5HT1 and 5HT2 receptor families are involved in the modulation of light- evoked EPSCs in RGCs. Altogether these findings not only indicate that 5-HT modulates excitatory synapses onto RGCs in a cell-type specific manner, but also provide evidence for a tonic endogenous release of 5-HT in the mouse retina and the involvement of two 5-HT receptor families in the serotonergic modulation of excitatory transmission in the inner retina. Given the important role of 5-HT in the physiological regulation of synaptic efficacy in ON- OFF RGCs, we finally asked if a chronic disruption in the serotonergic system could affect retinal function. To answer this question, we took advantage of a well-studied model of 5-HT disruption, the SERT knock-out (KO) mouse, in which 5-HT levels in brain circuits are altered due to the impairment of its reuptake from the extracellular space. Consistently, we found that 5-HT levels are reduced in the retina of both SERT heterozygous (HET) and KO mice compared to WT littermates. Multielectrode array recordings in whole mount retinas showed that the global spontaneous firing of all types of RGCs was significantly reduced in KO mice compared to WT littermates. This reduction in RGCs activity was not associated with a change in RGC intrinsic excitability, but likely involves an alteration of synaptic function in the inner retina. Importantly, ON- OFF RGCs were particularly affected in KO mice, supporting the possibility that this class of cell is a major target of serotonergic regulation in the mouse retina. Altogether our results support the physiological role of 5-HT in the modulation of mouse inner retinal synapses, by showing not only that the endogenous serotonergic system modulates the excitatory inputs onto RGCs in the WT retina, but also that a disruption in the levels of retinal 5-HT results in an alteration in synaptic transmission onto RGCs, that ultimately impacts RGC function, the retinal output to the brain, potentially affecting visual function.Ítem Evaluación de alteraciones en las funciones ejecutivas dadas por la sobreexpresión de EAAT3 en modelo de ratón(Universidad de Valparaíso, 2023-10) Henríquez Belmar, Francisca; Moya, Pablo (Director de tesis)Las funciones ejecutivas (control inhibitorio, memoria de trabajo y flexibilidad cognitiva) corresponden a una serie de operaciones cerebrales necesarias para procesar la información (procesos cognitivos) que coordinan y regulan otros subprocesos cognitivos y conductuales. A partir de ellas, pueden construirse funciones ejecutivas de alto orden como el razonamiento, la resolución de problemas y la planificación. Diversos trastornos neuropsiquiátricos presentan alteraciones en las funciones ejecutivas; en particular, en el trastorno obsesivo compulsivo (TOC) se han descrito déficits en el control inhibitorio, flexibilidad cognitiva y memoria de trabajo. El modelo animal EAAT3glo/CamKII, que sobre expresa el transportador neuronal de aminoácidos excitatorios EAAT3 presenta, a nivel comportamental, aumentos en conductas compulsivas y ansiosas basales, mientras que a nivel cognitivo presenta déficits en la extinción a largo plazo de la memoria de miedo condicionado. En base a los hallazgos originales, surgió el interés por estudiar posibles alteraciones en funciones ejecutivas en este modelo animal de compulsividad. Para ello, evaluamos la flexibilidad cognitiva, la memoria de trabajo y el control inhibitorio en nuestro modelo EAAT3glo/CaMKII usando pruebas comportamentales de condicionamiento operante y aprendizaje visuoespacial. Nuestros resultados demuestran que los animales EAAT3glo/CaMKII presentan disfunciones ejecutivas, específicamente un deterioro en la flexibilidad cognitiva dado por el mal desempeño en la prueba de aprendizaje reverso. Del mismo modo, presenta alteraciones en la memoria de trabajo tanto en tareas de aprendizaje operante como visuoespacial, ya que los animales EAAT3glo/CaMKII no logran alcanzar los criterios mínimos de adquisición para la prueba Trial-unique, delayed nonmatching-to-location (TUNL) ni de alternancia espontanea. Por el contrario, encontramos que este modelo animal no presenta alteraciones en el control inhibitorio en tareas de condicionamiento operante evaluado a través de la prueba 5-choice serial reaction task time(5-CSRT). Estos hallazgos demuestran que el aumento de expresión de EAAT3 afecta a dominios comportamentales más amplios que los originalmente descritos en este modelo, y que impacta de manera selectiva a algunas, pero no todas las funciones ejecutivas, . De esta manera, nuestros resultados contribuyen a comprender de mejor manera el impacto funcional posee este transportador en el desarrollo de la sintomatología compulsiva, demostrando su rol en tareas ejecutivas como son la flexibilidad cognitiva y la memoria de trabajo.Ítem Mecanismo molecular de activación del canal de potasio de alta conductancia activado por calcio y voltaje (BK) por el derivado de benzimidazol, NS1619(Universidad de Valparaíso, 2023-04) González Sanabria, Naileth; Latorre, Ramón (Director de tesis)El canal de potasio activado por calcio y voltaje (BK) codificado por el gen KCNMA1, es un homotetramero cuya subunidad α (subunidad principal) está formada por 7 segmentos transmembrana (S0-S6), una región N-terminal extracelular y una región C terminal (CTD) en el lado intracelular que incluye dominios reguladores de la conductancia de K+ (RCK1 y RCK2). El BK participa en distintos roles fisiológicos incluyendo, liberación de neurotransmisores, regulación del ritmo circadiano, duración del potencial de acción, secreción de potasio en el riñón, frecuencia de disparo del potencial de acción y contracción del musculo liso. Mutaciones en el canal BK están asociadas con diversas enfermedades, esto ha hecho que el estudio de los mecanismos moleculares que subyacen el funcionamiento del canal, sean de gran importancia. En particular, se hace importante conocer cómo activadores y bloqueadores actúan sobre el canal, no solo para responder diversas interrogantes mecanisticas relacionadas con el funcionamiento de la proteína, sino también en aras del desarrollo de dianas terapéuticas. Este trabajo se enfoca en dilucidar el sitio de unión y el mecanismo mediante el cual el activador NS1619 actúa sobre el BK, utilizando técnicas de “acoplamiento molecular”, Patch-Clamp y criomicroscopía electrónica. Se encontró que el NS1619 modula la constante de equilibrio que describe el paso del cerrado al abierto (L) y el factor de acoplamiento alostérico entre el domino sensor de potencial y el dominio del poro (D) en el modelo alostérico del canal, sin afectar directamente al dominio sensor de potencial ni al dominio sensor de calcio. Los aminoácidos Y332 y K392 fueron identificados como parte del sitio de unión del activador NS1619 y los aminoácidos F223, R329, K330 y K331 como parte del camino alostérico entre el sitio de unión y el dominio del poro.Ítem Circadian control of the daily rhythm of adult emergence by regulation of the timing of ecdysone action in Drosophila melanogaster(Universidad de Valparaíso, 2022-03) Bustos González, Liliana; Ewer Lothian, John (Director de tesis)In Drosophila melanogaster, the circadian clock imposes a daily rhythm to the pattern of adult emergence (eclosion) by a process that has been described as “gating”. My research is aimed at identifying the mechanism by which the daily “gating” of the time of emergence occurs. In this insect, the circadian clock sets the time of emergence through the coupling between the central clock located in the brain and a peripheral clock contained in the Prothoracic Gland (PG), an endocrine gland whose only known function is the production of the molting hormone, ecdysone (E). The levels of E increase to cause the larval molts and metamorphosis, and then drop to signal the end of each molt. Previous work in the insect, Rhodnius prolixus, suggests that ecdysone is involved in the gating of eclosion because injections of increasing doses of E delay the time of eclosion to later times in a continuous fashion, suggesting that the titer of E itself is central to the gating mechanism. Moreover, in Rhodnius, molting is accompanied by circadian oscillations in ecdysone titers, produced as a consequence of its rhythmic release. Nevertheless, this rhythm of E does not seem to be a general feature among insects. In Drosophila, in particular, no circadian oscillations in E have been detected during metamorphosis. However, whether the clock regulates ecdysone signaling through a different mechanism, remains to be explored. Thus, the main goal of my Doctoral thesis is to use Drosophila to explore the role of E in the circadian gating of eclosion by asking whether there are elements of the E pathway that are under circadian control and what are the molecular mechanisms used by the clock to impose a daily rhythmicity to adult emergence. To address this question, in Chapter 2 I first asked whether the clock regulates the time when flies commit to end metamorphosis and whether the clock can set the time of adult emergence by regulating ecdysone levels. Since my results support a mechanism where the clock acts downstream of E, I also disrupted E signaling in the PG via its receptor, EcR, and evaluated the consequences of these manipulations on the rhythm of eclosion and locomotor activity. Next, in Chapter 3 I evaluated the role of EcR in the circadian regulation of the rhythm of emergence. For this purpose, I used immunohistochemistry and fluorescent in situ hybridization to determine whether the clock regulates the expression of EcR during the course of the day. Moreover, I analyzed whether the clock acts by synchronizing the cellular size within the PG (as a proxy for cellular activity) and, in addition, I determined which are the possible molecular mechanisms used by the clock to regulate EcR action. Finally, in Chapter 4 I asked whether there are other elements of the E transduction pathway that may be under circadian control. For this I assessed the effects on the rhythm of eclosion of downregulating in the PG candidate genes involved in transducing 20E actions. Results: I found that the time when flies initiate the final steps of metamorphosis is correlated with the time of emergence, which suggests that the circadian clock gates emergence by controlling the time when the animal commits to complete metamorphosis, and not by simply preventing the emergence of animals that completed metamorphosis before the gate opens (work done in collaboration with Brandon Mark, Guadalupe Cascallares, and Felipe Conejera). Moreover, I found that injecting increasing doses of E prior to eclosion produced a dose-dependent delay in the time of adult emergence but did not disrupt its circadian rhythmicity, which suggests that the clock acts downstream of E. Consistent with this hypothesis, I found that interfering with E signaling in the PG renders arrhythmic the pattern of emergence. In addition, my findings reveal that the circadian clock controls EcR function by regulating its intracellular location as well as its level of expression. Finally, I found that downregulating genes directly induced by ecdysone also eliminated the rhythm of eclosion. Conclusions: My results suggest that the circadian clock imposes a daily rhythm to the pattern of emergence by regulating the process of E signal transduction in the PG. The study of the pathways linking development and the circadian system will help elucidate how the clock regulates the timing of emergence, in addition to helping in the understanding of how daily steroid hormone rhythms are generated in animals.Ítem Early-life exposure to antibiotics: impact on mesocorticolimbic circuit and drug response in adult rats(Universidad de Valparaíso, 2022-11) González Arancibia, Camila; Sotomayor Zárate, Ramón (Director de tesis)Gut microbiota with a stable, rich, and diverse composition is associated with adequate brain development. Colonization of the infant gut begins at birth when partum exposes the newborn to a set of bacteria, most of them coming from the mother’s gut. Colonization then continues due to environmental factors (i.e.: diet), which goes on to provide microbial richness and diversity. Decreased richness and diversity of its composition has been related to several pathologies, including neuropsychiatric disorders such as drug addiction. Previous work from Dr. Bravo’s Lab demonstrates that early-life exposure to antibiotics (ELEA), trough oral administration of a non- absorbable broad-spectrum antibiotic cocktail to a pregnant Sprague-Dawley dam from embryonic day 18 to postnatal day 7, results in decreased gut microbial diversity and richness, while at the same time affecting dopamine receptor expression in Nucleus Accumbens, striatum, and ventral tegmental area (VTA), of the male offspring at 35 days of age, suggesting changes in pharmacology effects of drugs of abuse. Thus, this project aimed to evaluate ELEA effect within the dopaminergic circuitry and drug response in male and female adult rats (60 days of age on average). We observed that ELEA altered protein levels (tyrosine hydroxylase, and dopamine [DA] receptors 1 and 2) within the mesocorticolimbic system of naïve (no drug exposure whatsoever) adult rats, mainly on female animals, and we also found sexual differences that has never been reported. Also, after a 5-day conditioning protocol using 5 mg/Kg methylphenidate (MPH) as a dopamine transporter blocker, ELEA males showed an increased drug-seeking behavior, while ELEA females had an apparent ceiling effect of the conduct, along with a 3,4-dihydroxyphenylic acid content of VTA decrease, when compared to control females. On the other hand, acute MPH administration increased locomotor activity of ELEA females in a significant higher manner that what we observed on ELEA males. Additionally, ELEA decreased dorsolateral striatal in-vivo DA release only on females, which also showed a higher DA signal decay (Tau). To our knowledge, altogether these results show for the first time that ELEA alters the dopaminergic circuitry, conduct, and drug response of adult rats in a sex-dependent manner.Ítem Ketamine administration during the adolescence exerts long-lasting consequences on the dentate gyrus function of adult mice(Universidad de Valparaíso, 2023-07) Santander Castillo, Odra; Fuenzalida Núñez, Marco (Director de tesis)Ítem Cellular basis of coupling between the central and the peripheral prothoracic grand clock in drosophila melanogaster(Universidad de Valparaíso, 2023-06) Cavieres Lepe, Javier; Ewer Lothian, John (Director de tesis)Los relojes circadianos imponen un ritmo diario al comportamiento, la fisiología y el metabolismo. En Drosophila melanogaster, la emergencia de la mosca adulta está controlada por el reloj circadiano, que restringe el momento de la emergencia a una ventana de tiempo específica. Esta regulación de la emergencia depende de la actividad del reloj central en el cerebro y de uno periférico ubicado en la glándula protorácica (PG). Estos dos relojes están acoplados por neuronas peptidérgicas que producen el neuropéptido PTTH, por mecanismos poco claros. Aquí, utilizando GCaMP, yo reporto una variación diaria en los niveles de Ca+2 en las PTTHn (neuronas PTTH) que depende de un reloj molecular funcional. Del mismo modo, una búsqueda usando RNAi dirigida a las PTTHn muestra que SERCA y RyR, dos transportadores de Ca+2 en el retículo endoplásmico, son relevantes para el ritmo de emergencia. Además, muestro un control circadiano en la acumulación de PTTH en las terminales de PTTHn y en la expresión del receptor PTTH (torso) en la PG. Al expresar un sensor de la actividad de la quinasa ERK en la PG, reporto variaciones diarias en la fosforilación de ERK, un componente clave en la vía de transducción de PTTH. Además de PTTH, demuestro que las señales Jeb/Alk y la señal autocrina Pvf2/Pvr en la PG también contribuyen a la ritmicidad de la emergencia. La descripción aquí proporcionada sobre cómo se transmite la señal de tiempo desde el reloj central al reloj periférico PG servirá como un paradigma para entender cómo se coordinan los relojes central y periférico.Ítem Detección de asambleas neuronales en retina de octodon degu(Universidad de Valparaíso, 2018) Mora Barrientos, Soraya; Palacios, Adrián (Director de tesis)Asambleas neuronales corresponden a un grupo de neuronas fuertemente interconectadas que son activadas por un orden secuencial de disparos. En particular se busca entender cómo este grupo de neuronas se articula a través de correlaciones entre ellas, para integrar y codificar de manera eficiente las señales de relevancia para el sistema nervioso. Sin embargo, la mayoría de los esfuerzos para comprender el comportamiento y funcionamiento de las asambleas han sido analizados sólo en corteza visual, pero aún es desconocida su presencia y función a nivel de retina –una parte del sistema nervioso central que se comunica directamente con el cerebro. Las metodologías actuales para la detección de asambleas requieren mucha intervención del usuario, ya que para su estudio es necesario ajustar parámetros y umbrales para separar los datos relevantes del ruido y con ello obtener resultados confiables. Aquí se presenta una metodología de detección de asambleas neuronales por medio de clustering de actividad poblacional neuronal basado en patrones binarios. Como este método sólo depende de un parámetro: la distancia 𝑑����𝑐���� que corresponde a la distancia entre el centroide de un cluster y otro, es capaz de analizar y agrupar los patrones binarios de actividad neuronal en un corto periodo de tiempo. Este método fue sometido a prueba mediante el uso de datos simulados, los cuales se varió la tasa de disparo de las neuronas, los tiempos de activación, tamaño y cantidad de asambleas. Los resultados obtenidos demostraron una detección de asambleas con alta precisión, inclusive cuando se aumenta la cantidad de ruido. Finalmente se buscó la presencia de asambleas neuronales en retina, llevando a cabo un análisis de registro ex vivo de células ganglionares de la reina (CGR) de un roedor diurno Octodon Degus. Se demostró que ante un estímulo simple basado en pulsos de luz, existe una co-activación neuronal que puede ser constatada como asamblea neuronal. Además, se evidencia que esta co-activación pareciera estar segregada funcionalmente por el tipo de CRG ON y OFF.Ítem Acoplamiento funcional entre el canal Hᵥ1 y el complejo enzimático NADPH oxidasa 2 en células supresoras de origen mieloide de Mus musculus(Universidad de Valparaíso, 2020) Alvear Arias, Juan; González León, Carlos (Director de tesis); Latorre De La Cruz, Ramón (Director de tesis)Las células supresoras de origen mieloide (MDSC) constituyen una población heterogénea de células la cual tiene la capacidad de inhibir la actividad de los linfocitos T en contextos de inflamación, infección y microambiente tumoral. Uno de los mecanismos por el cual las MDSC ejercen su actividad inmunosupresora es a través de la producción de especies reactivas de oxígeno y nitrógeno por el complejo enzimático NADPH oxidasa 2. Se ha demostrado que, para que este complejo pueda producir especies reactivas de manera sostenida, debe existir una retroalimentación positiva entre la actividad de la enzima y la del canal Hv1. La relación entre la enzima NOX2 y Hv1 ha sido demostrada para células del sistema inmune con actividad proinflamatoria, la cual sustenta la formación de radical superóxido (O2-) durante la fagocitosis, pero no para células con actividad antiinflamatoria como MSDC. El canal Hv1 es una proteína de membrana que posee propiedades biofísicas únicas. Las corrientes de este canal son sensibles tanto al voltaje como al gradiente de pH que se establece a través de la membrana. Hv1 conduce H+ de manera selectiva y su conductancia unitaria se ha estimado dentro del orden de los fS. Además, las corrientes del canal Hv1 son fuertemente inhibidas por Zn+2 y derivados de GBI. Estas propiedades biofísicas lo convierten en la entidad molecular clave para mantener de manera sostenida la función del complejo NOX2. A través de este trabajo, se reporta la expresión funcional del canal Hv1, mediante técnicas de inmunodetección y su caracterización biofísica de las corrientes usando de la técnica de patch-clamp. Además, con la técnica de citometría de flujo, se demostró que el canal Hv1 se expresa en MDSC de ratón, se encuentra acoplado funcionalmente a la actividad del complejo enzimático NOX2 y que dicha interacción se encuentra involucrada en la actividad inmunosupresora de estas células. Este estudio, ofrece evidencias para considerar al canal Hv1 como nuevo e interesante blanco de estudio en terapias contra el cáncer.Ítem Efectos del estrés y moduladores del receptor de cannabinoides tipo 1 sobre las oscilaciones cerebrales de la memoria de miedo(Universidad de Valparaíso, 2022) Montoya Lara, Luisa; Dagnino Subiabre, Alexies (Director de tesis)El freezing o congelación es un comportamiento adaptativo que es fundamental en la evolución de las especies. Este comportamiento se genera cuando una memoria de miedo se evoca en el cerebro y se caracteriza por la inmovilización corporal ante una situación de amenaza. La memoria de miedo está asociada a un patrón de actividad neuronal específico; oscilaciones del potencial de campo local en un rango de frecuencia delta-theta, que sincroniza la actividad neuronal de la corteza prefrontal con el complejo amigdaloide o amígdala durante el comportamiento de miedo. Estudios previos ex vivo en ratas, demostraron que la sobrecarga alostática generada por la exposición crónica a un estresor aumenta la excitabilidad en el núcleo basolateral de la amígdala (ABL). En este sentido, existen evidencias de que el estrés modula la actividad cerebral in vivo, pero su efecto temporal en la evocación de las memorias de miedo permanece poco abordado. Entonces nos preguntamos en esta tesis si la exposición crónica a estresores afecta la potencia de las oscilaciones cerebrales asociadas a la memoria de miedo y, por otro lado, cómo el sistema endocannabinoide podría modular estos efectos. En esta tesis se realizó un análisis de señales de registros de potenciales de campo locales obtenidos desde la ABL de ratas adultas que fueron condicionadas al miedo. Lo novedoso de esta tesis es que el análisis de señales se ejecutó con un código diseñado el Dr. Minonzio, investigador de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Valparaíso, lo que permitió obtener espectrogramas de tiempo y frecuencia de muy buena calidad al compararlos con los espectrogramas generados con el programa Neuroexplorer 5. A partir de estos registros extracelulares se generaron espectrogramas de potencia y frecuencia a lo largo del tiempo con un código nuevo. Para analizar el impacto del estrés crónico sobre las oscilaciones cerebrales de la memoria de miedo, se evaluaron señales de potenciales de campo local antes y después del periodo de estrés. Por otro lado, de manera exploratoria, se evaluó el efecto de un agonista del receptor de cannabinoides tipo 1 (CB1), WIN55,212-2, y un antagonista, AM251, sobre la potencia de las oscilaciones cerebrales de la memoria de miedo. El principal resultado de esta tesis fue que la expresión de la memoria de miedo en el comportamiento de miedo o freezing se correlacionó con el aumento de la potencia espectral de una banda de frecuencia entre 1 y 4 Hz. Asimismo, en aquellos animales que fueron expuestos al estrés crónico se encontró un aumento significativo de la potencia espectral en este rango de frecuencia cuando las ratas no generaron la conducta de miedo. Estos resultados sugieren que el estrés crónico induciría la generalización de la memoria de miedo. Sobre el rol del sistema endocannabinoide, los resultados mostraron que, la activación del receptor CB1 con WIN55,212-2 incrementó la presencia de la banda oscilatoria propia del miedo, mientras que el bloqueo con AM251 la atenuó. Los resultados de esta tesis permiten comprender en parte los efectos del estrés sobre el procesamiento de las memorias de miedo en el cerebro. Sin duda estos conocimientos básicos servirán para comprender el origen de enfermedades mentales relacionadas con el estrés como la depresión y el estrés postraumático.Ítem Rol de dinamina-2 en la transmisión sinaptica excitatoria hipocampal y en la función cognitiva en un modelo murino de miopatía centronuclear(Universidad de Valparaíso, 2021-07) Arriagada Díaz, Jorge; González Jamett, Arlek (Directora de tesis)Dinamina-2 es una GTP-asa que se expresa ubicuamente en distintos tejidos y que regula el remodelamiento de membranas, controlando procesos como la endocitosis, la exocitosis y el tráfico intracelular. Dinamina-2 además modula la organización y dinámica del citoesqueleto de actina en distintos tipos celulares. Mutaciones en dinamina-2 causan una forma autosómica dominante de miopatía centronuclear (MCN), un trastorno neuromuscular congénito raro caracterizado por debilidad progresiva y atrofia de los músculos esqueléticos distales. Aunque las mutaciones en dinamina-2 causantes de MCN producen primariamente una enfermedad muscular, reportes clínicos que describen defectos cognitivos en pacientes con MCN sugieren además alteraciones en el sistema nervioso central. En esta tesis utilizamos como modelo experimental un ratón portador de la mutación p.R465W en dinamina-2, la que más comúnmente causa MCN, y evaluamos como esa mutación afecta la transmisión y la plasticidad sináptica excitatoria y la función cognitiva en ratones modelo de MCN. Específicamente, la transmisión sináptica excitatoria basal se evaluó en rebanadas hipocampales mediante un protocolo de entrada-salida, mientras que para el análisis del proceso de plasticidad sináptica se utilizó un protocolo de estimulación de alta frecuencia (TBS) y uno de baja frecuencia (LFS), capaz de inducir potenciación a largo plazo (LTP) y depresión a largo plazo (LTD) de la respuesta sináptica, respectivamente. Nuestros resultados muestran que la mutación p.R465W afecta la función de dinamina-2 en las sinapsis excitatorias hipocampales, conduciendo a un deterioro de la transmisión sináptica basal. Adicionalmente, observamos un deterioro de la capacidad de inducción y mantención tanto de la LTP como de la LTD en ratones portadores de la mutación p.R465W. Por otro lado, la función cognitiva se evaluó mediante la aplicación de dos pruebas conductuales: Barnes maze (BM) y Novel object recognition (NOR). Ratones portadores de la mutación p.R465W en dinamina-2 mostraron defectos en el aprendizaje y en la memoria espacial y de reconocimiento, congruente con defectos sinápticos a nivel hipocampal y posiblemente también a nivel cortical en el modelo de MCN. Este estudio podría tener implicaciones valiosas para comprender mejor el papel de dinamina-2 en la transmisión sináptica excitatoria y en la neuroplasticidad y para entender el porqué de los defectos del aprendizaje que se manifiestan tempranamente en pacientes con MCN.Ítem Efecto de la estimulación eléctrica transcraneal de corriente alterna (tACS) en la memoria de trabajo: revisión sistemática y metaanálisis(Universidad de Valparaíso, 2022-10) Soto Fernández, Patricio; Dagnino Subiabre, Alexies (Tutor)El cerebro tiene la habilidad de generar y percibir información, la cual es almacenada en patrones oscilatorios. Cada uno de los patrones oscilatorios señala un estado cerebral diferente, los que compiten e interactúan entre sí, pudiendo coexistir en diferentes regiones cerebrales y durante procesos cognitivos específicos. La memoria de trabajo (MDT) ha sido ampliamente descrita ampliamente desde el fenómeno oscilatorio y debido a su papel en los procesos cognitivos. Lo anterior, señala principalmente el rol de ondas de tipo theta, gamma, beta y alpha, en procesos de capacidad de almacenamiento, mantención de la información, ausencia de ítems y disminución de distractores, respectivamente. Sumado a lo anterior, fenómenos como phase-amplitude cupling (PAC) describen la modulación del total de ítems almacenados. Cambios en los parámetros oscilatorios mencionados generan variaciones en el desempeño de tareas de MDT. Desde allí, el desarrollo de estrategias de restauración de los patrones oscilatorios ha tomado importancia como lo es el uso de la estimulación transcraneal de corriente alterna (tACS). El objetivo de la tACS se centra en el entrenamiento de los patrones oscilatorios, de esta forma mejorar la conectividad y sincronización de los ensambles neuronales. Mediante una revisión sistemática se buscó describir el efecto de la tACS en la MDT en personas adultas. Tras la búsqueda sistematizada, se obtuvo un total de 20 artículos que señalan resultados que indican un mejor desempeño tras la aplicación de tACS, principalmente en grupos con desempeños inferiores que el grupo control. A lo anterior, se enfatiza en la importancia de la relación entren paradigma de MDT y el montaje y parámetros eléctricos a utilizar. Finalmente, se concluye que aún existe heterogeneidad en la evidencia para establecer que la tACS tiene un efecto positivo en las tareas de MDT. A pesar de ello, es importante considerar que la tendencia señala que la tACS es una herramienta de bajo riesgo para su uso en humano y que podría ayudar a describir y restaurar patrones oscilatorios patológicos.Ítem Caracterización y biología comparativa de los ojos paleales de los pectínidos zygochlamys patagonica y argopecten purpuratus(Universidad de Valparaíso, 2020) Díaz Valdivia, Alejandra; Schmachtenberg, Oliver (Tutor de tesis)El sistema visual de la familia Pectinidae (moluscos bivalvos) ha despertado el interés de muchos estudios, principalmente debido a la complejidad de sus ojos con adaptaciones morfológicas y funcionales a su hábitat. Los ojos no cefálicos de los ostiones están compuestos por una córnea, lente, células epiteliales pigmentadas, una retina doble invertida y un espejo cóncavo. Estudios anteriores han descrito la retina, el lente y el espejo del ojo del ostión, sin embargo, los componentes celulares no se han explorado en detalle, por lo que existe una brecha en nuestra compresión de cómo funciona el ojo en estos animales y de qué manera los componentes ultraestructurales apoyan las propiedades funcionales y ópticas. Se ha descrito que la morfología del ojo varía entre las especies sésiles en comparación con las especies móviles. El ostión Argopecten purpuratus, y el ostión patagónico Zygochlamys patagonica corresponden a dos recursos hidrobiológicos importantes que habitan en Chile en dos latitudes (5ºS a 33ºS y 40º a 48ºS), respectivamente. El objetivo de este estudio fue comparar y caracterizar los componentes de los ojos paleales de estas dos especies utilizando microscopía óptica y TEM, con secciones delgadas (20 μm) y ultrafinas (90 nm). El análisis ultraestructural de los ojos en las dos especies indica que la mayoría de los componentes celulares se conservan entre las dos especies. Sin embargo, estructuras como la córnea y el lente varían entre las especies estudiadas. Además, se detectó la presencia de filamentos de actina mayoritariamente entre diferentes estructuras de la vesícula óptica en A. purpuratus, lo que explicaría la respuesta pupilar previamente descrita en pectínidos ante escenarios de diferentes intensidades de luz. Las adaptaciones estructurales reafirman la morfología refinada y la importancia de la visión para esta familia de bivalvos, a pesar de tener un sistema limitado para el procesamiento neuronal.Ítem Efecto del estrés materno durante la lactancia temprana sobre las conductas similares a la ansiedad y la depresión en ratas prepúberes(Universidad de Valparaíso, 2022-12) Reyes Román, Sandra; Dagnino Subiabre, Alexies (Director de tesis)El cerebro inmaduro es susceptible al estrés pudiendo desarrollar distintas patologías psiquiátricas a lo largo de la vida. La lactancia suele ser un periodo estresante para las madres debido a la demanda de cuidados del recién nacido, presión de su entorno sociocultural sumado a un sistema laboral que no brinda los resguardos legales para la maternidad. El presente estudio tuvo como objetivo investigar el efecto del estrés materno durante la lactancia temprana sobre el comportamiento de las crías hembras y machos durante la infancia. Se usó el paradigma de inestabilidad social basado en el modelo residente-intruso. Seis ratas Sprague-Dawley fueron expuestas junto a su camada a una rata hembra virgen e intrusa durante los días 2 al 8 post parto. Se registraron los pesos de las camadas desde el día 21 al 28 y se evaluó a una cría hembra y un macho de cada camada en el día post natal 24 para detectar comportamientos similares a la ansiedad y la depresión. Las crías macho del grupo sometido a estrés postnatal tuvieron una mayor ganancia de peso corporal, destacando un dimorfismo sexual. Además, se evidenciaron alteraciones conductuales en la interacción social espontánea, mostrando las hembras un comportamiento agresivo, mientras que los machos disminuyeron significativamente su interacción física en esta prueba. Estos resultados sugieren que el estrés postnatal temprano se manifestó de distinta manera en ambos sexos, evidenciando la necesidad de contar con modelos animales que permitan el estudio de las bases neurobiológicas de las alteraciones neuropsiquiátricas infantiles a nivel preclínico tanto en el sexo femenino como masculino.Ítem Actividad oscilatoria de la corteza prefrontal medial y su relación con la conducta social en un modelo murino de esquizofrenia(Universidad de Valparaíso, 2024) Cáceres Álvarez, Alex; Negrón, Ignacio (Director de tesis)El déficit en la conducta social asociado a la esquizofrenia (EZ) se ha vinculado a posibles alteraciones en la maduración neuronal de la corteza prefrontal medial (CPFm) durante la adolescencia. Se postula que la hipofunción de los receptores NMDAR en la CPFm durante este periodo contribuye a desequilibrar la función excitatoria/inhibitoria, afectando las oscilaciones gamma. Aunque se han observado anomalías en estas oscilaciones en individuos con EZ, aún no se ha establecido una conexión clara entre estas alteraciones y la conducta social. Esta investigación busca explorar la hipótesis de que el bloqueo crónico de los receptores NMDAR durante la adolescencia induce un deterioro en la conducta social en ratones adultos, asociado a cambios en los patrones de actividad oscilatoria en la CPFm. OBJETIVO: Corroborar una relación entre los patrones de actividad oscilatoria gamma en la corteza prefrontal medial (CPFm) y la conducta social en la etapa post‐adolescencia en un modelo de esquizofrenia (EZ) inducido mediante el bloqueo crónico de los receptores NMDA durante la adolescencia." MÉTODOS: Se analizó la actividad oscilatoria post adolescencia, mediante registro de potencial de campo local (LFP) en la CPFm durante una prueba de preferencia y novedad social en un grupo control y un grupo murino de EZ generado a partir de la administración crónica con ketamina durante la adolescencia en ratones C57BL/6. RESULTADOS: Nuestros resultados muestran que la administración del antagonista de NMDAR durante la etapa juvenil en ratones C57BL/6 afectó el comportamiento de enfoque de preferencia social post adolescencia, generando mayores tiempos de exploración social con un conespecífico y paralelamente un mayor poder espectral en la actividad oscilatoria en frecuencia gamma en la corteza prefrontal comparado al grupo control. CONCLUSIÓN: Aunque investigaciones anteriores han señalado déficits en la interacción social con el uso de antagonistas NMDAR, el incremento en el enfoque social observado en los ratones tratados con ketamina en nuestro estudio podría indicar un déficit en el reconocimiento social. Por otro lado, estos hallazgos respaldan la hipótesis de que la disfunción de los receptores NMDA desempeña un papel en la alteración de las oscilaciones gamma en la esquizofrenia.Ítem Rol del receptor purinérgico P2X7 en la liberación de catecolaminas desde la glándula adrenal de ratón(Universidad de Valparaíso, 2021-12) Ponce López, Daniela; Cárdenas Díaz, Ana María (Directora de tesis); Martínez, Agustín (Director de tesis)El trifosfato de adenosina (ATP) es la principal molécula que entrega energía a la célula y desempeña un papel central en la señalización celular, actuando como ligando de receptores purinérgicos. El ATP se acumula en vesículas secretoras y se liberan al espacio extracelular, mediante la exocitosis. Los receptores purinérgicos que responden a nucleótidos se clasifican en P1, P2Y y P2X. El receptor de nuestro interés, P2X7, se activa a concentraciones altas de ATP y se encuentra en varios tipos celulares, incluyendo células cromafines. Estas sintetizan catecolaminas y regulan principalmente la respuesta al estrés. En este trabajo se propone investigar si los receptores P2X7 están presentes en la médula de la glándula adrenal de ratón y si estos contribuyen a la liberación de catecolaminas y a la autorregulación de esta. Se propone: (1) identificar este receptor mediante inmunohistoquímica de la médula adrenal de ratón en tejido completo, (2) determinar el efecto del antagonista selectivo de los P2X7, A74003 (A74), sobre los eventos de exocitosis y (3) las señales de Ca2+ citosólico. Además, se evaluarán distintos secretagogos en presencia de este antagonista y de una enzima que hidroliza ATP, Apirasa (Apy). Nuestros resultados indican que el receptor P2X7 se encuentra presente en el citoplasma de las células cromafines de ratón. Al evaluar la liberación de catecolaminas (amperometría) se pudo observar que en presencia de A74 y Apy hubo una disminución del número de eventos de exocitosis, disminuyendo también el área bajo la espiga (Q), los histogramas acumulativos de espigas y la duración del pie. Los resultados obtenidos indican que P2X7 estaría regulando la formación del poro de fusión, además de autorregular positivamente la exocitosis.