Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Vista previa del material en texto
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE CIENCIAS “Efecto de la anestesia general (isoflurano) sobre la memoria explícita e implícita en un modelo de ratón (Mus musculus)” T E S I S QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: LICENCIADA EN BIOLOGÍA PRESENTA: INÉS FERNANDA GUTIÉRREZ JABER Director: Dr. Federico Bermúdez Rattoni Revisor: Dr. Federico Bermúdez Rattoni Sinodales: Dra. Kioko Rubí Guzmán Ramos Dra. Martha Lilia Escobar Rodríguez Dr. Josúe Orlando Ramírez Jarquin Dra. Leticia Ramírez Lugo Ciudad Universitaria, Ciudad de México Mayo 2019 UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. Reconocimientos Esta tesis se llevó a cabo en el Laboratorio de Neurobiología del Aprendizaje y la Memoria, perteneciente a la División de Neurociencias del Instituto de Fisiología Celular de la Universidad Nacional Autónoma de México, bajo la dirección del Dr. Federico Bermúdez Rattoni, con la ayuda de la Quím. Elvi Gil Lievana y el M. en C. Gerardo Ramírez Mejía. Se realizó con el apoyo económico del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CB250870) y del Programa de Apoyo a Proyectos de Investigación e Innovación Tecnológica de la Dirección General de Asuntos del Personal Académico de la UNAM (IN212919). Agradezco el apoyo invaluable de la Quím. Elvi Gil Lievana, el M. en C. Gerardo Ramírez Mejía y el Dr. Luis Rodríguez Durán. También agradezco al Psic. Andrés Agoitia Polo, el LIBB. Rodrigo Pérez Ortega y la M. en C. Lucía Landa, así como al personal del Bioterio del Instituto de Fisiología Celular por su asistencia técnica. 1 Agradecimientos A mi mamá, Georgina, por apoyarme a lo largo de mi vida en todos los sentidos posibles,, por ser mi mayor modelo a seguir, por acompañarme, por escucharme, por tenerme paciencia y por creer en mí. A mi papá, Fernando, por siempre recordarme lo capaz e inteligente que soy, por impulsarme a perseguir cosas más grandes y por creer que puedo hacer cualquier cosa que me proponga. A mi hermana, Sofía, por estar a mi lado siempre, por darme buenos consejos y a veces los regaños más duros, pero los más necesarios; por darme su cariño y apoyo incondicional. A toda mi familia, por estar ahí siempre. A Elvi Gil y Gerardo Ramírez, por guiarme, por discutir resultados conmigo, por aclarar mis dudas cuando se volvía muy complicado y por recordarme lo apasionante que puede ser la ciencia cuando está bien hecha. A Andrés Agoitia, por ser la primera persona en el laboratorio en enseñarme y por acompañarme en mis primeros pasos en la investigación. A Rodrigo Pérez por ser mi amigo, por darme los mejores consejos y por detectar mi potencial y querer apoyarlo. Al Dr. Federico Bermúdez Rattoni, por guiarme y aconsejarme. Gracias a todas las personas que conocí en el laboratorio y a los que se convirtieron en mis amigos: Cintia, Mili, Andrés, Rodrigo, Lucy y Lore. A Israela, por haber sido mi primera tutora. A mis sinodales, por tomarse el tiempo de revisar mi trabajo y sugerir cómo mejorarlo para elevar su calidad. A la UNAM, por los recursos invaluables que me proporcionó a lo largo de mi carrera. A mis mejores amigas y amigo, mis compañeras y compañero de vida. Por escucharme, por reír conmigo, por ayudarme a relajarme cuando lo necesitaba, por recordarme que soy capaz, por celebrar mis triunfos y por estar a mi lado en cada paso: Aretha, Ces, Dev y Quique. A Isaac, mi negrito, por apoyarme sin condiciones y por sentirte orgulloso de mí. Por ser mi compañero y mi equipo. Por ver todo lo bueno que hay en mí y recordármelo cuando se me olvida. Pero sobre todo, gracias por entenderme y gracias por tu amor. 2 Para mi mamá. Sin ti no sería lo que soy. Te amo siempre. 3 Índice Abreviaturas 6 Resumen 7 Introducción Capítulo I 1. Déficit cognitivo post-operatorio 8 Capítulo II 2. La memoria 9 2.1 Memoria y aprendizaje 9 2.2 La memoria a largo plazo y sus etapas 10 2.3 Memoria explícita (declarativa) 14 2.3.1 Clasificación 15 2.4 Memoria implícita (no declarativa) 15 2.4.1 Clasificación 16 2.5 Modelos conductuales para la evaluación y el estudio del aprendizaje y memoria 17 2.5.1 Memoria de Reconocimiento de Objetos 18 2.5.2 Memoria de Localización de Objetos 19 2.5.3 Laberinto Acuático de Morris 19 2.5.4 Condicionamiento clásico 20 2.5.4.1 Condicionamiento Aversivo al Sabor 21 2.5.4.2 Condicionamiento de Preferencia de Lugar 22 3. Antecedentes 24 4. Justificación 28 5. Hipótesis30 6. Objetivos 30 6.1 Objetivo general 6.2 Objetivos particulares 7. Diagrama experimental 30 8. Material y método 30 8.1 Sujetos experimentales 30 8.2 Cuarto de conducta de ratón 31 8.3 Inducción de anestesia con isoflurano 31 8.4 Memoria de Reconocimiento de Objetos (ORM) 32 8.5 Memoria de Localización de Objetos (OLM) 33 4 8.6 Laberinto Acuático de Morris (MWM) 35 8.7 Condicionamiento Aversivo al Sabor (CTA) 36 8.8 Condicionamiento de Preferencia de Lugar (CPP) 38 9. Resultados 40 9.1 Tareas conductuales de memoria explícita 40 9.2 Tareas conductuales de memoria implícita 46 10. Discusión 49 11. Conclusiones 53 12. Referencias 53 5 Abreviaturas GABA: Ácido y-aminobutírico ORM: Memoria de Reconocimiento de Objetos (ORM por sus siglas en inglés) OLM: Memoria de Localización de Objetos (OLM por sus siglas en inglés) MWM: Laberinto Acuático de Morris (MWM por sus siglas en inglés) CTA: Condicionamiento Aversivo al Sabor (CTA por sus siglas en inglés) CPP: Condicionamiento de Preferencia de Lugar (CPP por sus siglas en inglés) MCP: Memoria a corto plazo MLP: Memoria a largo plazo AC: Adenilato ciclasa ATP: Adenosín trifosfato cAMP: Adenosín monofosfato cíclico PKA: Proteína cinasa A MAPK: Proteína cinasa activada por mitógenos CREB: Elemento de enlace de respuesta a cAMP (cAMP response element binding) EI: Estímulo incondicionado RI: Respuesta incondicionada EN: Estímulo neutro RN: Respuesta neutra EC: Estímulo condicionado RC: Respuesta condicionada NMDA: N-metil-D-aspartato I.P.: Intraperitoneal OX: Oxígeno ISO: Isoflurano LTM: Prueba de memoria a largo plazo ADQ: Adquisición EXT: Extinción OF: Objeto familiar ON: Objeto novedoso PF: Posición familiar PN: Posición novedosa 6 Resumen Existe evidencia que sugiere que los anestésicos generales son capaces de afectar la memoria de los sujetos que han sido expuestos a ella, incluso varios meses o años después de haber sido anestesiados. Dicho efecto es conocido como el déficit cognitivo post-operatorio, que se define como una disfunción de uno o varios dominios cognitivos después de una cirugía. Sin embargo, saber si los anestésicos en sí pueden ocasionar una disfunción en la memoria ha sido difícil ya que es complicado aislar el efecto de la anestesia del estrés y el dolor asociados a la cirugía. Por otro lado, en el estudio de la memoria a largo plazo se ha sostenido que la memoria explícita y la memoria implícita, sus dos grandes ramificaciones, pueden ser distinguidas entre sí tanto por las estructuras cerebrales que participan en cada una, como por los mecanismos neurobiológicos que involucran. Sin embargo, esta disociación tajante ha surgido en medio de una gran controversia, ya que no existe una prueba experimental que pueda afirmar con certeza que se trata de un tipo o del otro. En el estudio de estos dos tipos de memoria se han usado aproximaciones farmacológicas como forma indirecta de probar si se trata de una memoria implícita o una explícita, ya que se ha encontrado que la memoria explícita es típicamente afectada por un gran repertorio de fármacos, incluyendo los anestésicos, mientras que la memoria implícita permanece intacta o es afectada en menor grado por las mismas sustancias. Mediante el uso del isoflurano, un éter halogenado con propiedades anestésicas debido a su actividad como un agonista de los receptores GABA (ácido y-aminobutírico), se probó en un modelo de ratón (Mus musculus), hembra y macho de la cepa C57BL/6, el efecto de los anestésicos generales en ambos tipos de memoria. Para determinar su efecto en la memoria explícita se utilizaron tres modelos experimentales de carácter implícito: ORM, MWM y OLM y para determinar su efecto en la memoria implícita se utilizaron dos modelos experimentales de carácter implícito: CTA y CPP. La etapa de la memoria en la cual se indujo anestesia fue durante la actualización de la memoria, ya que se pretendía estudiar su efecto en memorias ya formadas. Se encontró que el isoflurano impidió la actualización de la memoria en ORM y la extinción en la memoria de CTA, mientras que no tuvo efecto en la memoria de MWM, OLM y CPP. Esta diferencia de efecto fue independiente del tipo de memoria del que se trataba. Los resultados de este trabajo sugieren que el efecto de la anestesia general podría depender de la susceptibilidad de estructuras cerebrales específicas a ser afectadas. 7 INTRODUCCIÓN CAPÍTULO I 1. DÉFICIT COGNITIVO POST-OPERATORIO Una de las grandes preocupaciones actuales en los ámbitos de la medicina y la investigación básica es conocer qué tan segura es la aplicación de anestesia general en pacientes que serán sujetos a una cirugía. Esto se debe a que existe cada vez más evidencia de que los anestésicos generales pueden tener efectos negativos en las funciones cognitivas de pacientes, incluso varios meses o años después de que fueron dados de alta de la cirugía (Vutskits & Xie, 2016). Uno de los efectos negativos que pueden ocasionar las cirugías es conocido como el déficit cognitivo post-operatorio. Este se define como una disfunción sutil de uno o varios dominios cognitivos; se ha observado que la memoria está típicamente afectada y los pacientes son incapaces de recordar ciertos sucesos que ocurrieron antes o después de la cirugía. Sin embargo, saber si los anestésicos en sí causan una disfunción en la memoria de los pacientes ha sido difícil de estudiar debido a la dificultad de aislar el efecto de la anestesia del estrés y el dolor asociados a la cirugía misma y a la hospitalización (Caza et al, 2008). La anestesia general afecta las funciones del sistema nervioso en todos los niveles, incluyendolas membranas neuronales, los receptores, los canales iónicos, los neurotransmisores, el flujo sanguíneo cerebral y el metabolismo (Vutskits & Xie, 2016). En años recientes se han realizado esfuerzos, tanto en ensayos clínicos como en investigación básica, para identificar si los anestésicos generales pueden afectar la memoria de los individuos a corto y largo plazo (Caza et al, 2008). Se ha sugerido que además de que la anestesia tiene efectos duraderos en la memoria, esta parece afectar únicamente un tipo de memoria, conocida como memoria explícita y no afecta otro tipo de memoria conocida como memoria implícita (Kihlstrom et al, 1990). 8 CAPÍTULO II 2. LA MEMORIA 2.1 Memoria y aprendizaje Los animales adquieren información sobre su entorno y los cambios en él mediante el aprendizaje y la retienen a través de la memoria; estos dos procesos combinados guían el comportamiento, una de las propiedades adaptativas fundamentales para la supervivencia de las especies animales. Tanto el aprendizaje como la memoria se integran en el sistema nervioso y se manifiestan a través de adaptaciones conductuales. Se define al aprendizaje como el mecanismo mediante el cual se obtiene nueva información y a la memoria como el conjunto de mecanismos mediante los cuales se codifica, almacena y recupera dicha información (Kandel, 2001). La memoria ha sido tradicionalmente dividida por su temporalidad en memoria a corto plazo (MCP) y memoria a largo plazo (MLP); la memoria a corto plazo dura desde segundos hasta decenas de minutos y la memoria a largo plazo dura desde horas hasta toda una vida (Chang et al., 2011). Así como cada tipo de memoria tiene una temporalidad específica, cada uno involucra mecanismos celulares y moleculares particulares. En la memoria a corto plazo, suceden cambios momentáneos en conexiones sinápticas preexistentes que involucran modificaciones covalentes de proteínas. Estos cambios suceden cuando un estímulo recluta la liberación transitoria de algún neurotransmisor, como la serotonina, dopamina o glutamato, lo cual activa la enzima adenilato ciclasa (AC) que convierte ATP al segundo mensajero AMP cíclico (cAMP). El cAMP recluta la proteína cinasa A (PKA), uniéndose a las subunidades regulatorias y ocasionando la disociación y liberación de las subunidades catalíticas. Estas subunidades a su vez pueden fosforilar distintos sustratos (como canales o maquinaria de exocitosis) en la terminal presináptica, llevando a un aumento en la disponibilidad y liberación del transmisor (Kandel, 2001). En la memoria a largo plazo suceden cambios moleculares y celulares en las neuronas, como el aumento de espinas dendríticas y la activación de vías de señalización; estos cambios implican la expresión de genes, síntesis de nuevas proteínas y formación de nuevas conexiones sinápticas. Estos cambios suceden, en 9 parte, con la estimulación repetida, lo cual causa que los niveles de cAMP aumenten y se mantengan durante varios minutos, las unidades catalíticas son translocadas al núcleo y reclutan a la proteína cinasa activada por mitógenos (MAPK). En el núcleo PKA y MAPK fosforilan y activan a CREB, una proteína que actúa como factor de transcripción, removiendo la acción represiva de CREB-2, un inhibidor de CREB-1. CREB-1 activa diversos genes de respuesta inmediata, como cFos, BDNF, y la ubiquitina hidrolasa; esta última es necesaria para la proteólisis de la subunidad reguladora de PKA, lo cual lleva a la fosforilación de proteínas substrato de PKA. C/EBP es un gen de respuesta inmediata que actúa como un homodímero y factor de activación que activa genes río abajo, incluyendo el factor de elongación EF1α que a su vez lleva a la formación de nuevas conexiones sinápticas (Kandel, 2001). 2.2 La memoria a largo plazo y sus etapas Inicialmente, en la formación de una nueva memoria, estas se encuentran en un estado lábil o inestable, con el paso del tiempo se estabilizan y pasan por distintas etapas que permiten que la información adquirida permanezca en el sistema o no. Estas etapas son la adquisición, consolidación, evocación, reconsolidación y extinción. Estudios recientes sobre los mecanismos moleculares que subyacen a estas etapas han encontrado que distintas moléculas y vías de señalización están involucradas en varias de estas etapas, pero que, en algunos casos, estas vías y moléculas son reclutadas de manera selectiva durante una sola de dichas etapas. Así, la adquisición ocurre cuando se aprende información nueva, durante la consolidación, la memoria pasa de un estado lábil a un estado fijo y en la evocación, la memoria es evaluada (Abel & Lattal, 2001). La consolidación es considerada como la etapa necesaria para que una memoria nueva sea codificada y perdure a lo largo del tiempo, esta hipótesis está fundamentada en gran parte en el hallazgo de que los inhibidores de síntesis proteica no impiden el aprendizaje de distintas tareas, pero interrumpen la memoria; esta evidencia demostró que la consolidación es una etapa que depende de síntesis proteica (McGaugh, 2000). Durante varias décadas, existió la idea de que una vez que una memoria es consolidada, ésta permanece en ese estado a través del tiempo, a pesar de que existía evidencia que sugería la existencia de una fase que también era dependiente de síntesis proteica y que sucedía después de que una memoria era evocada -etapa 10 en la cual una memoria es “reactivada” después de que el sujeto es expuesto al contexto en el que había sido entrenado (Besnard et al, 2012). Fue en el año 2000, que Nader y colaboradores demostraron, utilizando un modelo de condicionamiento al miedo en ratas, que, si inyectaban anisomicina, un inhibidor de síntesis proteica, en el núcleo basolateral de la amígdala después de la evocación y posteriormente realizaban una prueba de memoria, los animales eran incapaces de responder al tono con el cual habían sido condicionados, independientemente de si la reactivación sucedía una hora o 14 días después del condicionamiento. Lo más importante del hallazgo fue que la anisomicina sólo tenía efecto si la memoria era reactivada y dicho efecto era dependiente del tiempo, ya que si se dejaban pasar 6 horas después de la reactivación, la anisomicina no tenía efecto (Nader et al., 2000). Ésta fue la evidencia que dio pie a las investigaciones subsecuentes sobre la reconsolidación, etapa en la cual una memoria ya consolidada regresa a un estado lábil y mediante la síntesis proteica es re estabilizada (Nader & Einarsson, 2010). Así, puede considerarse que tanto la adquisición, como la consolidación son las etapas involucradas en la formación de la memoria, mientras que la evocación y la reconsolidación están involucradas en el mantenimiento de la memoria. Bajo esta visión, se ha considerado, que después de la evocación, la memoria entra nuevamente en un estado lábil y es sujeta a cambios; a este momento transitoriose le ha nombrado actualización de la memoria. Después de dicha actualización, existen tres posibles desenlaces: que la memoria sea “mejorada” (en inglés se utiliza el término enhanced), que la memoria sea re-estabilizada o que la memoria se extinga. Si la memoria es re-estabilizada, se considera que ha sucedido una reconsolidación per se (Bermúdez-Rattoni & McGaugh, 2017). Figura 1. Etapas de la memoria. Tomado y modificado de Bermúdez-Rattoni et al. 2017. 11 En el principio de la historia del estudio de la memoria, se tenía la noción de que hay diversas formas de memoria a largo plazo, sin embargo, no existía una visión unificada de cuáles eran esos distintos tipos o las características de cada uno. Fue hasta la década de los 60’s que se determinó que existen varios tipos y que hay regiones específicas del cerebro de las que depende la memoria a largo plazo (Squire, 2004). Este avance se debió en gran parte al caso del paciente H.M., un individuo que a los siete años tuvo un accidente en bicicleta que lo dejó inconsciente durante cinco minutos; con el paso de los años comenzó a presentar crisis epilépticas cada vez más severas. Finalmente, a los 27 años, H.M. fue sometido a una intervención quirúrgica en la cual le extirparon los lóbulos mediales temporales de ambos hemisferios del cerebro, algunas de las estructuras contenidas en dichos lóbulos fueron el hipocampo, la amígdala y parte de la corteza temporal medial. La operación resultó exitosa en disminuir las crisis epilépticas del paciente, pero presentó como consecuencia secundaria una pérdida de memoria grave e inesperada (Smith & Kosslyn, 2008). Brenda Milner y un grupo de médicos y científicos especializados comenzaron a analizar la extensión de la pérdida de memoria de H.M. y lo que hallaron fue sorprendente. Por un lado, cuando se le pedía a H.M. que recordara una lista de números durante 30 segundos, éste era capaz de hacerlo; su memoria operativa o memoria de trabajo estaba conservada. Además, conservaba el lenguaje y recordaba su nombre, su antiguo trabajo y eventos de su infancia y juventud. Por otro lado, era incapaz de recordar conscientemente cualquier información adquirida después de la operación; era un caso de amnesia anterógrada global. Descubrieron que también tenía amnesia retrógrada, tipo de amnesia en la cual es imposible recordar los sucesos anteriores a la intervención o accidente, pero en el caso de H.M, la amnesia retrógrada tenía un gradiente temporal: cuanto más cerca de la intervención quirúrgica hubiera sucedido el acontecimiento, más probable era que lo hubiera olvidado. Estos hallazgos sirvieron como información contundente para afirmar que los lóbulos mediales temporales juegan un papel fundamental en la memoria a largo plazo y no en otros tipos de memoria (Milner et al., 1968). 12 Una vez que se había establecido que la memoria operativa de H.M. estaba conservada, mientras que la memoria a largo plazo no, los investigadores decidieron aplicarle otro tipo de pruebas. Se percataron de que era capaz de aprender nuevas habilidades motoras a un ritmo normal y que retenía dichas habilidades en los días sucesivos igual que personas sanas que fueron utilizadas como control. Sin embargo, no tenía un recuerdo consciente de haber aprendido lo que le enseñaron. Estas observaciones proporcionaron una clara demostración de que en la amnesia se pueden distinguir diferentes tipos de memoria a largo plazo (Squire, 2009). Mediante estudios con otros pacientes con amnesia, se descubrió que existe toda una clase de memorias a largo plazo que operan fuera de la consciencia y se mantienen en caso de lesión de los lóbulos mediales temporales; este tipo de memorias fueron denominadas memorias no declarativas o implícitas. La memoria implícita se refiere al tipo de memoria que se hace evidente inconscientemente mediante la ejecución o cambios conductuales, mientras que la memoria explícita es el tipo de memoria que se hace evidente mediante un “recuerdo consciente” representado ya sea de manera verbal o no verbal (una idea, sonido, imagen o sensación) (Squire & Dede, 2015). Esta clasificación se estableció con base en las características conductuales y las estructuras cerebrales que participan predominantemente en cada tipo (figura 2). Resulta importante aclarar, que el término consciencia utilizado para describir estos dos tipos de memoria, se refiere únicamente a la capacidad de un sujeto de responder a estímulos sensitivos y sensoriales, como una orden verbal o un estímulo táctil intenso (como una sacudida) (Alkire & Miller, 2005). 13 Figura 2. Clasificación de los sistemas de memoria. Se muestra la taxonomía actual de los distintos sistemas de memoria de los mamíferos con base en su clasificación temporal, características conductuales y estructuras cerebrales implicadas (Tomado y modificado de Squire, 2004). 2.3 Memoria explícita (declarativa) La memoria explícita o memoria declarativa, es el tipo de memoria al que hacemos referencia en el lenguaje cotidiano con la palabra “recordar” y se define como la recolección consciente e intencional de hechos, experiencias y conceptos previamente adquiridos (Bayley & Squire, 2003). En humanos, la memoria explícita se manifiesta a través de dicha recolección consciente de hechos y eventos, generalmente, más no exclusivamente, a través del habla, mientras que, en otros mamíferos, este tipo de memoria se caracteriza por una formación rápida, propiedades asociativas complejas y una expresión flexible (Manns & Eichenbaum, 2006). Los lóbulos mediales temporales y específicamente el hipocampo, neocórtex y la región parahipocampal (que incluye la corteza perirrinal y la corteza entorrinal), son las estructuras cerebrales que han sido identificadas como indispensables para la formación de este tipo de memoria. Mediante la observación de pacientes con daño en estas regiones y el tipo de amnesia que presentan, se ha sugerido que la participación de esta área tiene una participación temporal ya que resulta esencial para el momento entre la formación inicial de una memoria y su depósito final en alguna otra área del cerebro (Eichenbaum, 2000). 14 2.3.1 Clasificación La memoria explícita se divide a su vez en memoria semántica y memoria episódica. La memoria semántica hace referencia a la memoria detrás de los conceptos, es decir, la memoria sobre conocimiento generalizado de nuestro entorno que no está relacionado con alguna experiencia concreta o específica. Existe una gran variedad de actividades cognitivas cotidianas que dependen de este amplio almacén de conocimiento, un ejemplo es el uso y reconocimiento de objetos, una capacidad compartida entre humanos y otros animales, al interactuar con fuentes de alimento, construir estructuras simples o utilizar herramientas (Binder & Desai, 2011). La memoria episódica se refiere al tipo de memoria involucrada en lahabilidad de codificar y recuperar nuestras experiencias personales diarias, es decir, la memoria sobre eventos, momentos, lugares y emociones específicas que le suceden a cada individuo. En los humanos, es el tipo de memoria que permite a una persona viajar (en sentido figurado) en el tiempo para recordar un evento específico y sus detalles. (Tulving, 2002). 2.4 Memoria implícita (no declarativa) La memoria implícita o memoria no declarativa es una denominación general que agrupa los tipos de memoria que no dependen de la recolección consciente ni de los lóbulos mediales temporales (Squire, 2004). Se cree, a partir de datos en humanos y modelos animales, que el aprendizaje implícito es un aprendizaje gradual que se da a través de la experiencia y que permite al sujeto extraer ocurrencias co-estadísticas entre estímulos (o características). Se ha hipotetizado que esta información se acumula en regiones cerebrales asociadas con el procesamiento de estímulos o la producción de respuestas, lo cual lleva a que esta información, adquirida implícitamente, sea accedida fuera de la consciencia (Reber, 2013). 15 2.4.1 Clasificación La memoria implícita es un término global que clasifica distintos tipos de memoria, que son: procedimental, priming, aprendizaje asociativo (condicionamiento operante y condicionamiento clásico) y aprendizaje no asociativo (Squire, 2004). La memoria de procedimientos o procedimental, es un tipo de memoria que auxilia en la realización de algunos tipos determinados de tareas, sin la recolección consciente de las experiencias previas en las cuales se adquirió el conocimiento para realizar dicha tarea. Es el tipo de memoria relacionada con los hábitos y las habilidades. La estructura cerebral que se ha asociado a este tipo de memoria es el estriado, principalmente el dorsolateral y el ventral (Knowlton & Patterson 2016). El primado o priming es un fenómeno en el cual la capacidad de responder a un estímulo es mejorada por la exposición previa al mismo estímulo (priming perceptivo) o a un estímulo relacionado (priming conceptual). Un ejemplo de priming perceptivo es: si a una persona se le pide que participe en un ejercicio en el cual debe completar palabras y se le presentan las letras “alf”, la probabilidad de que su respuesta sea “alfiler” aumentará si esta palabra ha sido presentada previamente en una lista. Las estructuras cerebrales que se cree están implicadas en el priming son: la corteza visual (priming perceptivo) y las corteza prefrontal y temporal frontal (priming perceptual.. Se ha encontrado que pacientes con amnesia muestran dificultades en completar tareas de priming conceptual más no de priming perceptual (Levy et al. 2004). El aprendizaje asociativo es el proceso mediante el cual se aprende la asociación entre dos estímulos. Existen dos maneras mediante las cuales puede hacerse dicha asociación: una es mediante el condicionamiento clásico y otra mediante el condicionamiento operante (Kirsch et al., 2004). El condicionamiento clásico, es una teoría propuesta por Iván Pavlov y consiste en asociar un estímulo incondicionado con un estímulo condicionado para dar lugar a una respuesta condicionada. El estímulo incondicionado (EI) tiene propiedades motivacionales inherentes que desencadenan una respuesta (RI), mientras que el estímulo neutro (EN) no tiene propiedades motivacionales y su respuesta es neutra (RN). A lo largo de varios ensayos el EI es presentado seguido por el EN. El EN adquirirá un valor predictivo y funcionará como una señal que 16 anuncia el EI. Cuando se ha establecido el condicionamiento, la presentación del EN, ahora llamado estímulo condicionado (EC), en ausencia del EI, desencadenará una respuesta condicionada (RC) similar a la ocasionada originalmente por el EI. Las estructuras cerebrales asociadas a este tipo de memoria son la amígdala y el cerebelo (Jarius & Wildemann, 2015). En el condicionamiento operante, la frecuencia o forma en que se realiza un comportamiento cambia dependiendo de la consecuencia de dicho comportamiento, el cual puede ser reforzado (premiado) o castigado. Las estructuras asociadas a este tipo de memoria son la amígdala y el hipotálamo, (Kirsch et al., 2004). El aprendizaje no asociativo es un tipo de aprendizaje en el cual la exposición repetida a un solo estímulo es capaz de crear un cambio conductual. Dos ejemplos son la habituación, que es cuando la fuerza o probabilidad de una respuesta disminuye cuando la respuesta es repetida y la sensibilización, que es cuando la amplificación progresiva de una respuesta se debe a la administración repetida de un estímulo. Algunas de las estructuras tradicionalmente asociadas con este tipo de aprendizaje son las vías reflejas, sin embargo, el procesamiento de la información probablemente involucre otras estructuras del sistema nervioso central (Squire, 2009). 2.5 Modelos conductuales para la evaluación y el estudio del aprendizaje y la memoria El aprendizaje y la memoria son facultades cognitivas esenciales para el funcionamiento de los humanos y los problemas asociados a éstas pueden repercutir negativamente en la salud y las capacidades sociales de los individuos; por lo que han sido estudiadas a lo largo de la historia desde distintos ángulos y perspectivas, una de ellas es la perspectiva de las ciencias cognitivas. Debido a las implicaciones éticas y morales de realizar experimentos en humanos que estudien con precisión los aspectos neurobiológicos de la memoria y sus manifestaciones conductuales y gracias al descubrimiento de que muchos de los mecanismos neurales del aprendizaje y la memoria están conservados entre los animales, ya sean vertebrados o invertebrados (Kandel, 2001); estos mecanismos han sido estudiados en animales de laboratorio por medio de distintos modelos conductuales. 17 Cada modelo fue creado para responder, de manera indirecta, preguntas sobre los mecanismos que están detrás de cada tipo de memoria (Balderas et al., 2015; D’Hooge & De Deyn, 2001; Bouton & Moody, 2004; Bermudez-Rattoni, 2004; Tzschentke, 2007). A continuación, se describirán las bases teóricas de cinco modelos conductuales, ya que el objetivo de este trabajo es estudiar el efecto de la anestesia en la memoria explícita e implícita; tres de los modelos conductuales descritos a continuación se clasifican como memorias explícitas y los otros dos como memorias implícitas. 2.5.1 Memoria de Reconocimiento de Objetos La memoria de reconocimiento ha sido descrita como la habilidad de saber que algo, ya sean objetos o eventos, ha sido previamente experimentado (Balderas et al., 2015). Esta capacidad es considerada un componente clave de la memoria explícita y ha sido estudiada experimentalmente en primates no humanos y roedores. Una de las maneras más comunes de investigar cuáles son los componentes conductuales y los mecanismos neurobiológicos que subyacen a este tipo de memoria, esmediante la tarea de Memoria de Reconocimiento de Objetos (Object Recognition Memory u ORM en inglés) en roedores, que aprovecha la preferencia innata de estos organismos por explorar la novedad (Ennaceur & Delacour, 1988). Esta tarea consiste de una fase de adquisición en la cual los animales son expuestos por un tiempo limitado a dos objetos idénticos. Posteriormente se realiza una prueba de memoria en la que se expone a los animales al objeto previamente presentado en la adquisición, es decir el objeto familiar, y un objeto novedoso nunca antes visto por el animal. Los animales tienden a explorar de manera preferente el objeto novedoso, lo cual se considera un indicador de que reconocen el objeto familiar (Winters et al., 2008). Mediante estudios de electrofisiología y farmacología se ha encontrado que las estructuras cerebrales que participan en esta tarea son las cortezas perirrinal, insular y prefrontal, en las cuales se procesan las características particulares de los objetos (color, textura, tamaño, etc.) y por otro lado la corteza entorrinal y el 18 hipocampo, que procesan la información contextual del lugar en el que los objetos se encontraban (Balderas et al., 2015). 2.5.2 Memoria de Localización de Objetos La memoria de localización, es la capacidad de recordar la ubicación espacial de un objeto. Esta habilidad se considera un componente clave dentro de la memoria espacial y más ampliamente, de la memoria explícita y ha sido estudiada en sujetos humanos y animales experimentales. Una de las tareas utilizadas para evaluarla es la tarea de Memoria de Localización de Objetos (Object Location Memory u OLM en inglés) en roedores y, al igual que en ORM, se aprovecha de la naturaleza exploratoria de estos animales (Postma et al, 2008). Esta tarea consiste en una fase de adquisición en la cual se presentan dos objetos distintos, los cuales son colocados en una posición específica. Posteriormente se realiza una prueba de memoria en la cual uno de los objetos es colocado en la misma posición al día anterior y el otro es desplazado a una posición novedosa. Los animales tienden a explorar de manera preferente el objeto novedoso, lo cual se considera un indicador de que son capaces de reconocer la localización familiar de un objeto. Mediante estudios de electrofisiología y farmacología, se ha encontrado que la estructura que es necesaria para el establecimiento de esta memoria es el hipocampo (Vogel-Ciernia & Wood, 2014). 2.5.3 Laberinto Acuático de Morris La memoria espacial es la habilidad de codificar, retener y recuperar información sobre ubicaciones espaciales, configuraciones y rutas. Ésta es una función cognitiva de la memoria explícita que le permite a los organismos ubicarse espacialmente en su entorno (D’Hooge & De Deyn, 2001). Este tipo de memoria puede ser evaluada mediante diversas tareas conductuales y una de ellas es el Laberinto Acuático de Morris (Morris Water Maze o MWM en inglés) con roedores (Morris, 1984). Esta tarea consiste de una serie variable de días de entrenamiento en los cuales se les enseña a los animales a utilizar claves espaciales para localizar una plataforma de escape sumergida en un tanque lleno de agua. Después del último día de entrenamiento, se realiza una 19 prueba de memoria en la cual se remueve la plataforma; en ella se observa que los sujetos normales pasan más tiempo nadando cerca de la zona en la cual se encontraba la plataforma; esto se considera una señal de que recuerdan la localización de la plataforma (Vorhees & Williams, 2006). Los animales pueden valerse de tres estrategias diferentes para alcanzar la plataforma de escape: utilizando una secuencia de movimientos aprendidos, utilizando claves proximales o utilizando información sobre la localización de la plataforma dentro de la configuración de claves distantes (mapeo o estrategia espacial). Se ha encontrado que las principales estructuras cerebrales involucradas en esta tarea son el hipocampo, el cerebelo y la amígdala (Kessels et al., 2001) 2.5.4 Condicionamiento clásico El aprendizaje asociativo es una capacidad cognitiva de la memoria implícita, que le permite a los organismos relacionar un estímulo y sus efectos, ya sean recompensas o aversivos, con contextos específicos u otros estímulos (independientes del contexto). Una de estas formas de aprendizaje es el condicionamiento clásico o Pavloviano, que consiste en asociar un estímulo incondicionado con un estímulo condicionado para dar lugar a una respuesta condicionada. (Squire et al., 2002). Existen procedimientos experimentales que pueden realizarse para dar lugar a la asociación de los estímulos y estudiar distintos aspectos de este tipo de condicionamiento. En un protocolo estándar, se presenta un EI seguido de un EN a lo largo de varios días. Después de una serie de repeticiones, el EN adquirirá un valor predictivo y funcionará como una señal que anuncia el EI. Cuando se ha establecido el condicionamiento, la presentación del EN, ahora llamado estímulo condicionado (EC), en ausencia del EI desencadenará una respuesta condicionada (RC) similar a la ocasionada originalmente por el EI (Bouton & Moody, 2004). Algunos de los modelos experimentales basados en esta forma de aprendizaje son el condicionamiento al miedo, condicionamiento aversivo al sabor y condicionamiento de preferencia al lugar. Hay dos requerimientos para que el condicionamiento se lleve a cabo: el primero, la continuidad o contigüidad que se da cuando el EC y el EI se presentan de forma continua en el tiempo, esto es uno 20 seguido del otro (entre 200 ms y unos cuantos segundos). El segundo es la contingencia que se define como la probabilidad de acople entre el EC y el EI. En la mayoría de los paradigmas, la presentación de los estímulos es continua y contingente, sin embargo, como se verá a continuación, en el caso del condicionamiento aversivo al sabor, la presentación de los estímulos no es continua, pero si es contingente (Kryukov, 2012). 2.5.4.1 Condicionamiento Aversivo al Sabor Una de las necesidades básicas de todos los animales es la alimentación, ya que de ella depende que los organismos sean capaces de obtener la energía necesaria para llevar a cabo sus funciones. La habilidad de los organismos de llevar a cabo un comportamiento ingestivo depende en gran parte de su capacidad de recordar las consecuencias de ingerir ciertos alimentos o bebidas y asociarlas a las propiedades gustativas de éstos. Dentro de este comportamiento, cuando un animal prueba un sabor nuevo éste muestra un consumo reducido, fenómeno conocido como neofobia. Si el sabor nuevo no tiene consecuencias negativas, éste se convierte en una señal de seguridad que lleva a un aumento en su consumo, fenómeno conocido como atenuación de la neofobia. En cambio, si el sabor nuevo es asociado con malestar gástrico, los animales evitan el consumo y desarrollan una aversión duradera a ese sabor.Este tipo de memoria es una forma del condicionamiento clásico (Bermudez-Rattoni, 2004). La aversión al sabor puede ser estudiada experimentalmente con animales de laboratorio, uno de los paradigmas más comunes para hacerlo es el Condicionamiento Aversivo al Sabor (Conditioned Taste Aversion o CTA en inglés) en roedores. Consiste en restringir a los animales de agua y presentarles un sabor novedoso (EN) durante la adquisición, seguido por la administración de alguna sustancia inductora (EI) de malestar gástrico (RI). Posterior a la adquisición, se realiza una prueba de memoria, en la cual se observa que los animales evitan consumir el sabor novedoso (RC) ya que este ha sido asociado con el malestar gástrico. Es importante recalcar, que en este paradigma existen dos variantes: una con una sola botella para presentar el sabor novedoso y otra con dos botellas; para un mejor control del experimento se recomienda utilizar fluidos en vez de alimento 21 sólido, además de que la variante con dos botellas es más sensibles que la de una botella para obtener un índice de aversión (Welzl et al., 2001), por esta razón en este trabajo se eligió el paradigma de dos botellas. Mediante estudios de biología molecular y farmacología, se ha determinado que las estructuras cerebrales asociadas a este tipo de condicionamiento son: amígdala, corteza insular, tálamo gustativo, hipotálamo lateral y las cortezas prefrontal y perirrinal (Bermudez-Rattoni, 2004). 2.5.4.2 Condicionamiento de Preferencia de Lugar En la naturaleza, existen estímulos que tienen cualidades motivacionales para el organismo y que lo incentivan a llevar a cabo conductas de búsqueda para conseguir esta recompensa natural. La habilidad de responder adecuadamente a estas recompensas fue importante evolutivamente para la supervivencia, reproducción y mantenimiento de un estado físico saludable de las especies. Entre algunos ejemplos de estímulos altamente recompensantes encontramos la comida, el agua, la reproducción sexual y, para algunos mamíferos, las sustancias psicoactivas. En el condicionamiento clásico, deben asociarse dos estímulos, por ejemplo, la disponibilidad de agua con un lugar en particular del ecosistema. El sistema neurobiológico involucrado en esto es el sistema mesolímbico-dopaminérgico, conocido como el sistema de recompensa del cerebro (Kelley & Berridge, 2002). Una manera de estudiar las cualidades recompensantes de los estímulos y su asociación con ciertos contextos es mediante el Condicionamiento de Preferencia de Lugar (Conditioned Place Preference o CPP en inglés), un paradigma que a su vez representa una forma de condicionamiento clásico (Tzschentke, 2007). Ésta se basa en colocar a los sujetos experimentales en un espacio físico con características específicas, que representa el EN, ahí se presenta el EI, que puede ser la administración de una sustancia psicoactiva, el acceso a agua o alimento a animales que han sido privados o el acceso a una pareja receptiva. Para crear la asociación, se realizan una serie de ensayos en los cuales se presenta el EI en el EN, hasta que, en una prueba de memoria en la cual el EI está ausente, los 22 animales manifiestan una conducta de búsqueda (RC) que se debe a la asociación de los estímulos (Bardo & Bevins, 2000). Es común que este fenómeno sea estudiado en roedores y para ello suele utilizarse una caja que consta de dos compartimentos claramente distinguibles entre sí (tienen características visuales o de textura específicas); uno de esos compartimentos es seleccionado por el experimentador y en él se presenta, a lo largo de varios días, el estímulo utilizado para crear la preferencia de lugar. En una prueba de memoria, se coloca al animal en la caja, pero ya no se le presenta el estímulo y se observa que éste pasa más tiempo en el compartimento asociado al estímulo. Algunas de las estructuras que se han asociado tradicionalmente con este tipo de condicionamiento son la amígdala, núcleo accumbens, corteza prefrontal, área ventral tegmental (Ventral Tegmental Area o VTA en inglés), hipocampo y corteza insular (Cunningham et al., 2006). 23 3. ANTECEDENTES Una manera de estudiar un fenómeno es el exponerlo experimentalmente a perturbaciones por agentes externos al mismo. Es decir, si queremos estudiar la memoria, una forma de hacerlo es afectándola y observando cómo cambia. Es por ello que el uso de estudios farmacológicos ha sido una de las mayores herramientas para estudiar la memoria (Curran & Morgan, 2015). En un estudio realizado por Moosavi y colaboradores en 2011, se evaluó el efecto de una dosis sub-anestésica y anestésica de Ketamina —fármaco utilizado comúnmente para inducir anestesia general en humanos y otros animales— en distintas etapas de la memoria. La acción anestésica de la Ketamina se debe a que es un antagonista de receptores N-metil-D-aspartato (NMDA), lo cual lleva a una disminución en su acción. Los receptores NMDA, son receptores ionotrópicos del glutamato, un neurotransmisor excitatorio. El efecto fue analizado en ratas Sprague-Dawley macho, de 250 a 350 g, a las cuales se les realizó una prueba de MWM con un solo ensayo de adquisición, esto hizo posible la evaluación del efecto de este fármaco en distintas etapas de la memoria: adquisición, consolidación y evocación. Para evaluar su efecto en la adquisición, las ratas fueron divididas en tres grupos. Un grupo recibió la dosis sub-anestésica de Ketamina (15 mg/kg/i.p.) 40 minutos antes de comenzar el entrenamiento, el segundo recibió la dosis anestésica (100 mg/kg/i.p.) 120 minutos antes de comenzar y el tercer grupo corresponde a un grupo control, que consistió de dos grupos que recibieron solución salina 40 o 120 minutos antes del entrenamiento. Se observó que las ratas tratadas con la dosis sub-anestésica y la dosis anestésica tardaron más tiempo en encontrar la plataforma de escape que los animales control (figura 3). 24 Figura 3. Efecto de la dosis sub-anestésica y anestésica en la adquisición del MWM. Se observa tanto el grupo tratado con la dosis sub-anestésica, como el grupo tratado con la dosis anestésica presentaron una latencia de escape a la plataforma mayor a la del grupo control (Moosavi et al., 2012). Para evaluar su efecto en la consolidación se dividió a las ratas en tres grupos: el primer recibió la dosis sub-anestésica, el segundo grupo la dosis anestésica y el tercer grupo solución salina inmediatamente después del entrenamiento. Se observó que los animales tratados con la dosis anestésica pasaban menos tiempo en el cuadrante previamente asociado a la plataforma, mientras que el grupo tratado con la dosis sub-anestésica no presentó diferencias significativas con el grupo control (figura 4). Figura 4. Efecto de la dosis sub-anestésica y anestésica en la consolidación del MWM. Se observa que el grupo de la dosis anestésica pasa menostiempo en el cuadrante asociado a la plataforma, mientras que el grupo de la dosis sub-anestésica no presenta diferencias con el control (Moosavi et al., 2012). Finalmente, para evaluar su efecto en la evocación las ratas fueron divididas en tres grupos: al primero se le administró la dosis sub-anestésica 40 minutos antes de la prueba de memoria, al segundo se le administró la dosis anestésica 120 25 minutos antes y el tercero corresponde a un grupo sham de los controles respectivos del primer y segundo grupo. Se observó que los animales tratados tanto con la dosis sub-anestésica, como con la dosis anestésica pasaban menos tiempo en el cuadrante asociado a la plataforma, a diferencia de los controles (figura 5). Figura 5. Efecto de la dosis sub-anestésica y anestésica en la evocación del MWM. Se observa que ambos grupos experimentales pasan menos tiempo en el cuadrante asociado a la plataforma, a comparación del grupo control (Moosavi et al., 2012). En conjunto, los resultados anteriores sugieren que la anestesia tiene un efecto en las distintas etapas de la memoria y que solo en uno de los casos el efecto fue dependiente de la dosis (consolidación), lo cual es importante para este trabajo porque afirman que la memoria es afectada por los anestésicos generales, incluso cuando ya han sido consolidadas. Por otro lado, en 2015, Wang y colaboradores evaluaron el efecto del isoflurano en la adquisición de CTA. Para ello utilizaron ratas Sprague-Dawley macho de 250-280 g, a las cuales, en el día del condicionamiento se les expuso a dos botellas con sacarina al 0.1% durante 20 min, 40 min después se les inyectó LiCl vía intraperitoneal (i.p.). Se dividió a las ratas en cuatro grupos: al primer grupo se le expuso a O2 1 hora antes de exponerlos a sacarina durante 20 min, 40 min después de la exposición a sacarina se les inyectó solución salina vía i.p., al segundo se le expuso a isoflurano al 1.5% 1 hora antes de exponerlos a sacarina durante 20 min, 40 min después de la exposición a sacarina se les inyectó solución salina vía i.p., al tercero se le expuso a O2 1 hora antes de realizar el condicionamiento con la inyección de LiCl vía i.p. y al cuarto se le expuso a 26 isoflurano al 1.5% 1 hora antes de realizar el condicionamiento con la inyección de LiCl vía i.p. En una prueba de memoria, 24 h después, observaron que ni el grupo 1, ni el 2 presentaban aversión por la sacarina. El grupo 3 mostró un índice de aversión significativamente mayor que los grupos 1, 2 y 4. El grupo 4 mostró un índice de aversión significativamente mayor que los grupos 1 y 2 y significativamente menor que el grupo 3. Se observó que el isoflurano tiene efecto en la adquisición de CTA (figura 6). Estos resultados sugieren que los anestésicos generales, en particular el isoflurano, impiden la adquisición de la asociación entre dos estímulos, lo cual es relevante para este trabajo ya que se utilizó el mismo anestésico general (isoflurano) para afectar la memoria. Figura 6. Efecto del isoflurano en la adquisición de CTA. Se observó una disminución en el índice de aversión del grupo tratado con isoflurano 1h previa al condicionamiento (Tomado y modificado de: Wang et al, 2015). 27 4. JUSTIFICACIÓN En el estudio de la memoria a largo plazo, se ha sostenido la idea de que la memoria explícita y la memoria implícita, sus dos grandes ramificaciones, pueden ser distinguidas tanto en las estructuras cerebrales que participan en cada una, como en los mecanismos neurobiológicos involucrados (Squire, 2009). Sin embargo, esta disociación se ha realizado en medio de una gran controversia, en gran parte por la dificultad de discernir con certeza entre ambos tipos de memoria. En la actualidad, no existe una prueba experimental que pueda afirmar que la conducta observada en un sujeto se debe únicamente a un tipo de memoria. Es por ello que, a lo largo de su estudio, se han utilizado aproximaciones farmacológicas en las cuales se ha encontrado que la memoria explícita es típicamente afectada por un gran repertorio de fármacos, mientras que la memoria implícita permanece intacta o es afectada en menor grado por los mismos (Curran, 2014). Los anestésicos generales son fármacos que tienen la capacidad de inducir inmovilidad, analgesia y amnesia al afectar distintos blancos moleculares. El isoflurano es un éter halogenado, comúnmente utilizado como un anestésico general inhalado tanto en pacientes humanos como en animales. El efecto anestésico de este fármaco se debe a que al ser un agonista de los receptores GABA, aumenta la actividad inhibitoria de éste (Campagna et al., 2003). En la actualidad existen evidencias contradictorias sobre la capacidad de los anestésicos generales de afectar la memoria explícita y la implícita; algunos sugieren que estos sólo afectan la memoria explícita y otros sugieren que puede afectar ambas (Iselin-Chaves et al., 2005). Es importante determinar si los anestésicos generales pueden afectar la memoria de forma permanente, así como si solo afecta a un tipo, para conocer la extensión y la capacidad que tienen de afectarla. Para estudiar si es posible disociar entre estos dos grandes tipos de memoria, las neurociencias han encontrado en los anestésicos generales una herramienta potencial para distinguirlos, ya que, al inducir un estado transitorio de amnesia en los sujetos, éstos podrían estar emulando las condiciones en las cuáles estas subdivisiones fueron descubiertas (Ghoneim, 2004; Milner et al., 1968). Es por ello y debido a la creciente noción de que los anestésicos generales podrían tener un 28 efecto prolongado en la memoria y otras capacidades cognitivas humanas (Caza et al., 2008; Vustkits & Xie, 2016) que se pretende estudiar el efecto del isoflurano en la memoria explícita e implícita en un modelo de ratón. Además, se decidió analizar la etapa posterior a la evocación y labilización de la memoria (ver figura 1) ya que las personas que son sujetas a anestesia general previo a una cirugía y experimentan afectaciones posteriores a la memoria, tienen afectadas memorias que habían sido formadas de manera previa a la inducción de anestesia; consideramos que una etapa experimental que se acerca a esta situación es la actualización de la memoria. 29 5. HIPÓTESIS El isoflurano impide la actualización de la memoria explícita y no tiene efecto en la actualización de la memoria implícita. 6. OBJETIVOS 6.1 Objetivo general Determinar el efecto del isoflurano en la actualización de la memoria explícita e implícita. 6.2 Objetivos particulares 1. Determinar el efecto del isoflurano en la actualización de la memoria explícita mediante tres modelos experimentales de carácter explícito: ORM, MWM y OLM. 2. Determinar el efecto del isoflurano en la actualización de la memoria implícita, mediante dos modelos experimentales decarácter implícito: CTA y CPP. 7. DIAGRAMA EXPERIMENTAL 8. MATERIAL Y MÉTODO 8.1 Sujetos experimentales Se utilizaron ratones (Mus musculus) hembra y macho de la cepa C57BL/6, de 2 a 3 meses, provenientes del Bioterio del Instituto de Fisiología Celular, UNAM. Todos los animales fueron mantenidos en cajas de acrílico transparente con acceso libre a agua y comida a una temperatura de 22±4 °C, con 50±5% de humedad y un 30 ciclo de luz-oscuridad 12/12 h en el vivarium de la División de Neurociencias del Instituto de Fisiología Celular, UNAM. Todas las tareas conductuales se realizaron durante el periodo de luz. Aquellos animales destinados a las pruebas experimentales de CPP, ORM y MWM continuaron a lo largo de todo el protocolo experimental con acceso libre a agua y comida, mientras que los destinados a la prueba de CTA se mantuvieron en restricción de agua a lo largo del protocolo experimental correspondiente. Todos los procedimientos experimentales y de anestesia estuvieron sujetos a protocolos aprobados por los comités nacionales según la NOM-062-ZOO-1999 (SAGARPA, 2001) sobre el manejo y uso de animales de laboratorio. Protocolo FBR125-18 Y FBR126-18. 8.2 Cuarto de conducta de ratón El espacio en el cual se realizaron las diferentes pruebas conductuales fue una habitación pequeña, con paredes blancas, un foco amarillo que siempre estaba encendido y en el techo un sistema electrónico de enfriamiento que también fungía como una fuente de ruido blanco para neutralizar los sonidos provenientes del exterior del cuarto. 8.3 Inducción de anestesia con isoflurano Fármacos y equipo Estereotáxico. Aparato conectado al vaporizador de isoflurano y al oxígeno puro utilizado para inmovilizar a los animales e inducir anestesia. Vaporizador. Para anestesiar a los animales se utilizó un vaporizador de isoflurano (1.5 - 2%, ViP 3000, Matrx). Isoflurano. Se utilizó isoflurano líquido (Fluriso™, VetOne ®). Procedimiento Animales control. Con el fin de eliminar la variable de que el procedimiento de colocar a los animales en el estereotáxico y exponerlos a la máscara tuviera efecto en las pruebas de conducta, el grupo control se expuso a oxígeno durante 2 min, que fue el tiempo aproximado de inducción de anestesia, una vez transcurrido este tiempo se regresaron a su caja hogar. 31 Animales anestesiados. El procedimiento para anestesiar a los ratones fue el mismo en todos los protocolos conductuales. Para ello se llenó el vaporizador con isoflurano líquido y después éste fue colocado en el nivel número dos. Los ratones fueron manipulados y cuidadosamente se les colocó la nariz en la máscara conectada al isoflurano. Una vez que transcurrió el tiempo de inducción (2 min) se bajó el nivel del isofluorano a 1.5 y una vez que habían transcurrido 5 min se bajó el nivel de isofluorano a 1; en este nivel, se dejaron transcurrir 40 min. Ya transcurridos los 40 min, se apagó el dispensador de anestesia, se desmontó a los animales y fueron colocados en su caja hogar hasta que despertaran. El tiempo promedio de los animales fue de 5 min para despertar. 8.4 Memoria de Reconocimiento de Objetos (ORM) Diagrama Procedimiento Habituaciones. Los primeros tres días se realizaron los días de habituación con el fin de acostumbrar a los animales a la caja, disminuir el estrés y maximizar el tiempo de exploración de los objetos en los días posteriores. Para ello se colocó a los animales en la caja de conducta durante 3 min, sin presentar los objetos. Una vez transcurrido ese tiempo fueron colocados en su caja hogar. Adquisición. El día 4 se realizó la adquisición, para ello se colocó a los ratones, de forma individual, en la caja y una vez dentro se presentaron dos objetos idénticos. Los ratones permanecieron 10 min explorando ambos objetos y una vez transcurrido ese tiempo fueron colocados de regreso en su caja hogar. Se cuantificó el tiempo de exploración de cada objeto. Prueba de memoria de largo plazo (LTM1) e inducción de anestesia. El día 5 se realizó la prueba de memoria a largo plazo, en ella, se colocó a los ratones 32 nuevamente en la caja, pero se modificó la configuración de los objetos: uno era el mismo objeto del día anterior (objeto familiar o A) y el otro era un objeto distinto (objeto novedoso B). Los animales permanecieron 10 min en la caja y fueron colocados de regreso en su caja hogar. Inmediatamente después se trató a los animales de acuerdo a lo descrito en el apartado 7.3. Una vez concluido cada tratamiento, los animales regresaron a su caja hogar. Se cuantificó el tiempo de exploración de cada objeto y se calculó el índice de reconocimiento de cada objeto. Para ello se dividió el valor del tiempo total (en segundos) de exploración del objeto del que quería obtenerse el índice entre la suma del tiempo total de exploración de cada objeto Prueba memoria de largo plazo dos (LTM2). El día 6 se realizó una segunda prueba de memoria en la cual el objeto familiar (A) fue presentado nuevamente junto con un objeto novedoso distinto al de LTM1, objeto novedoso (C). Los animales permanecieron 10 minutos en la caja y posteriormente fueron colocados en su caja hogar. Se cuantificó el tiempo de exploración de cada objeto. Una vez concluida la LTM2 los animales fueron sacrificados con una sobredosis de pentobarbital (PiSA Agropecuaria, México). 8.5 Memoria de Localización de Objetos (OLM) Diagrama Equipo Cajas de conducta. El espacio en el cual se colocó a los animales durante el protocolo experimental fue una caja de madera de 36 cm de largo x 36 cm de ancho x 29 cm de alto. Por dentro se colocó una clave visual en una de las paredes de la caja y una capa de aserrín de 0.5 cm. 33 Objetos. A lo largo del experimento se utilizaron dos pares de objetos de plástico claramente distintos entre sí, los objetos fueron presentados en configuraciones distintas a lo largo del protocolo. Procedimiento Habituaciones. Los primeros tres días se realizaron los días de habituación con el fin de acostumbrar a los animales a la caja, disminuir el estrés y maximizar el tiempo de exploración de los objetos en los días posteriores. Para ello se colocó a los animales en la caja de conducta durante 3 min, sin presentar los objetos. Una vez transcurrido ese tiempo fueron colocados en su caja hogar. Adquisición 1 y 2 (ADQ1 y ADQ2). El día 4 se realizó la primera prueba de adquisición, para ello se colocó a los ratones, de forma individual, en la caja y una vez dentro se presentaron dos objetos distintos entre sí, a la misma distancia de la clave espacial (9 cm). Los ratones permanecieron 10 min explorando ambos objetos y una vez transcurrido ese tiempo fueron colocados de regreso en su caja hogar. La prueba fue video grabada para su posterior análisis. El día 5 se repitió el mismo protocolo, sin cambios. Prueba de memoria de largo plazo 1 (LTM1) e inducción de anestesia. El día 6 se realizóla prueba de memoria a largo plazo, en ella, se colocó a los ratones nuevamente en la caja, pero se modificó la localización de los objetos: uno de los objetos permaneció en la misma posición del día anterior (posición familiar) y el otro objeto fue desplazado a una posición distinta (posición novedosa), esto fue a una distancia de 25 cm de la clave espacial. Los animales permanecieron en la caja durante 10 min explorando ambos objetos, terminando se colocaron de regreso en su caja hogar. La prueba fue video grabada para su posteriormente. Inmediatamente después, se trató a los animales de acuerdo a lo descrito en el apartado 7.3. Una vez concluido cada tratamiento los animales regresaron a su caja hogar. Prueba de memoria de largo plazo 2 (LTM2). El día 7 se realizó una segunda prueba de memoria a largo plazo, repitiendo el protocolo de la LTM1 sin ningún cambio en la configuración ni posición de los objetos. No se realizó la exposición a oxígeno ni la inducción de anestesia. Una vez concluida la LTM2 los animales 34 fueron sacrificados con una sobredosis de pentobarbital (PiSA Agropecuaria, México). 8.6 Laberinto Acuático de Morris (MWM) Diagrama Equipo Tanque. Se utilizó un tanque de 110 cm de diámetro x 63 cm de alto. En un esquema se dividió el tanque en cuatro cuadrantes del mismo tamaño, se numeró cada cuadrante y se marcaron los cuatro puntos cardinales; con base en este esquema, se colocaron dos claves visuales en la pared interna del tanque, una en el norte y una en el sur, con la intención de proporcionar a los animales una referencia para ubicar la plataforma sumergida. En el tercer cuadrante se colocó una plataforma blanca que era removible (fig. 1). Se llenó de agua el tanque hasta que el nivel del agua sobrepasó la plataforma por 1 cm. Posteriormente se añadió pintura acrílica blanca no tóxica para dificultar la visualización de la plataforma. 35 Figura 7. Esquema del tanque para MWM. El tanque fue dividido en 4 cuadrantes con las mismas dimensiones y en el cuadrante III se colocó una plataforma de escape sumergida 1 cm bajo el agua. Dentro del tanque se colocaron dos claves intra laberínticas: una cruz negra en el norte y un círculo negro en el sur. Afuera del tanque se colocó una clave extra laberíntica. Procedimiento Días de entrenamiento. Durante 5 días se realizaron las sesiones de entrenamiento y cada sesión consistió de cinco ensayos por ratón. Para esta tarea, el ratón debía aprender, con ayuda de las claves visuales, la localización de la plataforma que estaba sumergida. Durante todos los ensayos se colocó a los ratones en el tanque y permanecieron nadando por un tiempo máximo de 60 segundos, durante este tiempo los animales debían encontrar la plataforma y permanecer sobre ella durante 15 segundos, si no eran capaces de encontrarla, el experimentador guiaba la trayectoria hasta que los animales llegaran a la plataforma y permanecieran ahí 15 segundos. Se registró la latencia de llegada a la plataforma de cada ensayo. Prueba de memoria de largo plazo (LTM) e inducción de anestesia. El día de la prueba de memoria a largo plazo (día 6) se retiró la plataforma del tanque y se colocó a los animales dentro de éste. Los animales permanecieron en el tanque 60 segundos y la prueba fue video grabada. Inmediatamente después de que cada ratón concluyó la prueba de memoria se colocó a los animales de regreso en su caja hogar. Terminando la prueba de memoria, los animales fueron colocados en su caja hogar. Inmediatamente después se trató a los animales de acuerdo a lo descrito en el apartado 7.3. Una vez concluido cada tratamiento, los animales regresaron a su caja hogar. Extinción. El día 7 se realizó la prueba de extinción, en la cual se repitió el mismo protocolo realizado en la prueba de LTM, sin realizar la inducción de anestesia. Se video grabó la prueba para su posterior análisis. Una vez concluida la extinción los animales fueron sacrificados con una sobredosis de pentobarbital (PiSA Agropecuaria, México). 8.7 Condicionamiento Aversivo al Sabor (CTA) Diagrama 36 Soluciones y fármacos Cloruro de Litio (LiCl). Se preparó LiCl (Sigma, 7447-41-8) a dos dosis y concentraciones distintas: una de 127 mg/kg (0.4M) y otra de 254mg/kg (0.8M). Sacarina. Se preparó sacarina (Sigma, 82385-42-0) al 0.3% disuelta en agua potable. Equipo Contenedor. Los animales fueron colocados durante el experimento en un contenedor de acrílico transparente de forma semicircular; en el fondo de éste se colocó una capa de 5 cm de aserrín. Bebederos. Se utilizaron dos bebederos de plástico transparente graduados, con una capacidad de 15 ml. Procedimiento Restricción de agua. El primer día los bebederos de agua fueron removidos de la caja hogar de los animales para crear una restricción de agua de 24 horas previa al primer día de línea basal. Línea basal. Los siguientes 5 días se realizó la línea basal de consumo de agua. Para ello cada ratón fue colocado en el contenedor y posteriormente fueron colocados los dos bebederos que contenían 10 ml de agua purificada cada uno. Se revisó que bebieran de ambos bebederos y los animales permanecieron 20 minutos en el contenedor. Una vez transcurrido este tiempo, se retiraron los bebederos y los animales fueron colocados de regreso en su caja hogar. Se registró el volumen consumido de agua. La línea basal fue realizada en un horario de 9 a 11 a.m.; a las 4 p.m. se colocó un bebedero con agua durante 10 min en la caja hogar de cada animal para evitar la deshidratación, no se registró el consumo de agua de las tardes. 37 Adquisición (ADQ). En la adquisición (día 7) se colocó a los ratones en el contenedor y después los bebederos que contenían 10 ml de sacarina al 0.3%, los animales permanecieron en el contenedor 20 minutos y una vez transcurrido ese tiempo se retiraron los bebederos y los ratones fueron colocados de regreso en su caja hogar. 10 min después de la presentación de sacarina, se administró, vía intraperitoneal, LiCl, a una dosis de 254 mg/kg, a los animales de ambos grupos (oxígeno e isoflurano) y posteriormente fueron colocados en su caja hogar. Protocolo 2. Prueba de Memoria de Largo Plazo (LTM) e inducción de anestesia. Al día siguiente de la adquisición (día 8) se realizó la prueba de memoria, esto consistió en colocar a los animales en el mismo contenedor, pero ahora uno de los bebederos contenía 10 ml de agua y el segundo bebedero contenía 10 ml de sacarina al 0.3%. Los ratones permanecieron 20 minutos en el contenedor, después fueron colocados de regreso en su caja hogar. Se registró el volumen consumido de agua y sacarina. Se calculó el índice de consumo de agua y sacarina de ambos grupos experimentales; para ello se dividió el valor del volumen total (en ml) consumido de la bebida de la que quería obtenerse el índice (agua o sacarina) entre la
Compartir