3.02 Tesis doctorado

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Auditory processing modulation by visual working memory load
(2021) Marcenaro Villouta, Bruno; López Hernández, Vladimir; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Medicina
La modulación descendente de las respuestas sensoriales a estímulos distractores ha sido propuesta como un importante mecanismo por el cual nuestro cerebro puede mantener información relevante en la memoria de trabajo. Trabajos anteriores en memoria de trabajo visual han reportado una modulación de las respuestas neurales a sonidos distractores en diferentes niveles de la vía auditiva central. Se desconoce si este tipo de modulación ocurre a nivel del receptor auditivo. En este trabajo se propuso como hipótesis que las respuestas cocleares a estímulos distractores pueden ser moduladas a través del sistema medial olivococlear por la memoria de trabajo visual. Veintiún sujetos (trece hombres, edad media 25.3 años) con audición normal realizaron una tarea de detección de cambio con distintas condiciones de carga de memoria de trabajo (alta carga: 4 objectos visuales; baja carga: 2 objectos visuales). Los estímulos auditivos fueron distractores y permitieron medir las emisiones otoacústicas producto de distorsión (DPOAE) y potenciales evocados de corteza. Adicionalmente, el reflejo olivococlear medial fue medido usando ruido contralateral. Los resultados mostraron mayor supresión de DPOAEs por ruido contralateral durante el periodo de memoria de trabajo. Estos resultados mostraron que durante el periodo de memoria de trabajo visual hay una modulación del reflejo olivococlear medial, lo que sugiere un posible mecanismo en común para la filtración descendente de respuestas auditivas durante procesos cognitivos.
Brain response to auditory deviance with and without conscious access
(2022) Osorio Galeano, Sergio Andrés; Aboitiz, Francisco; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Medicina
La habilidad de extraer regularidades estadísticas presentes en estímulos sensoriales y detectar cuando se presentan violaciones a dichas regularidades es de vital importancia para los organismos biológicos, en tanto median respuestas autonómicas y dirigidas a metas que son cruciales para la supervivencia. Por un lado, la extracción de regularidades estadísticas presentes en la escena sensorial permite la consolidación de un modelo interno del mundo. Por otro, la detección de violaciones en estas regularidades permite la actualización de dicho modelo, mediando así procesos de adaptación conductual. En el campo de la neurociencia cognitiva, la respuesta del cerebro a la desviación sensorial en la modalidad auditiva ha sido estudiada de manera clásica por medio de los potenciales asociados a eventos (ERPs, por su sigla en inglés). Esta literatura ha mostrado que la respuesta del cerebro a la desviación auditiva se puede caracterizar por la secuencia de dos respuestas neurales en la señal electroencefalográfica: el potencial de disparidad (MMN, por su sigla en inglés) y la respuesta P3. El MMN es un evento neural automático que puede ser observado independientemente de los estados atencionales o de consciencia de los individuos, mientras que la respuesta P3 depende crucialmente del acceso consciente a la desviación sensorial. Otros dos potenciales marcadores de la desviación auditiva son los cambios fásicos en el tamaño de la pupila e incremento evocados en el poder oscilatorio de las bandas de frecuencia theta (4-7 Hz) y beta (15-30 Hz). Mientras la literatura muestra que la detección de la desviación está acompañada de incrementos en el tamaño de la pupila (un marcador de la alerta y del sistema norepinefrinérgico) y del poder de theta y beta, no se conoce muy bien como estas respuestas neurales estarían moduladas por el acceso consciente a la desviación auditiva. Entender cómo responde el cerebro a la desviación auditiva con y sin acceso consciente nos permitiría entender la interacción dinámica existente entre mecanismos de procesamiento bottom-up y de modulación top-down durante el comportamiento enfocado a metas. En este estudio, nos propusimos entender cómo responde el cerebro a la desviación auditiva con y sin acceso consciente. Para esto, diseñamos una versión modificada de la tarea clásica de tipo oddball auditivo que nos permitió separar el procesamiento consciente del procesamiento subconsciente de la desviación auditiva. Para esto, identificamos los umbrales de discriminación consciente de cada individuo, lo cual nos permitió presentar a nuestros sujetos secuencias de tonos donde el último estímulo (el estímulo objetivo), podía ser otro tono estándar, un estímulo subumbral o un estímulo supraumbral. Los participantes debían reportar si el último estímulo de cada secuencia había sido igual o distinto de los anteriores. Por medio de esta tarea, recogimos datos conductuales (índices de sensibilidad y tiempos de reacción), pupilométricos (respuestas evocadas) y electroencefalográficos (ERPs, transformaciones de tiempo frecuencia al nivel de los electrodos y de las fuentes corticales, así como datos de conectividad funcional). Nuestros resultados muestran que las desviaciones subumbrales fueron incorrecta y sistemáticamente juzgadas como tonos estándar, lo cual refleja el procesamiento subconsciente de la desviación. En cambio, las desviaciones supraumbrales fueron correcta y sistemáticamente reportadas como diferentes, lo cual da cuenta del acceso consciente a la desviación auditiva. Además, replicamos hallazgos sobre la secuencia de MMN y P3 como marcadores confiables del procesamiento consciente y subconsciente de la desviación. Los datos pupilométricos sugieren que todos los estímulos objetivos están asociados a una respuesta pupilar, pero que dicha respuesta es mayor durante el procesamiento subconsciente de la desviación auditiva, reflejando de esta manera el procesamiento de la incertidumbre perceptual inesperada. Incrementos en el poder de theta y beta fueron observados en regiones corticales previamente asociadas con los orígenes del MMN y P3, incluyendo regiones temporales, prefrontales y cinguladas. Mientras que el poder de theta en regiones temporales reflejaría predicciones auditivas y mantención de la información sobre la identidad de un estímulo auditivo novedoso, los incrementos en el poder de beta en regiones prefrontales y cinguladas reflejarían la detección de un error en la predicción y la incertidumbre sensorial. Finalmente, incrementos en la conectividad funcional dentro del rango de theta reflejarían intercambio de información entre procesadores corticales distribuidos globalmente, lo cual soportaría la percepción consciente y la toma de decisiones, mientras que incrementos de conectividad funcional dentro del rango de beta reflejarían procesos de modulación top-down señalando así la necesidad de adaptación de los niveles de alerta debido a una alta incertidumbre y mecanismos de detección de errores en la predicción que son sensibles a una mayor saliencia del evento sensorial. Nuestros resultados subrayan como el cerebro asigna pesos a los mecanismos bottom-up y top-down durante el comportamiento enfocado a metas en función de si los eventos sensoriales son percibidos conscientemente o no, así como la contribución de la adaptación de la alerta durante esta interacción entre mecanismos de procesamiento de la información sensorial. Eso ilustra además la relación dinámica y en constante adaptación entre percepción y cognición.
Caracterización de alteraciones mitocondriales durante la diferenciación in vitro de adipocitos pardos del ratón lipodistrófico Agpat2-/-
(2022) Figueroa Toledo, Ana María; Cortés Mora, Víctor Antonio; Eisner Sagüés, Verónica Raquel; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Medicina
La lipodistrofia congénita generalizada (LCG) es una enfermedad de transmisión autosómica recesiva que consiste en reducción severa en la masa de tejido adiposo. Sus causas más frecuentes son mutaciones en el gen AGPAT2. El ratón knockout para Agpat2 (Agpat2-/-) es un modelo murino de LCG. AGPAT2 participa en la vía de los glicerolípidos que determina la síntesis de mono, di y triglicéridos y glicerofosfolípidos. AGPAT2 cataliza la adición de un acil graso-CoA en la posición sn-2 del 1 acil glicerofosfato (también llamado ácido lisofosfatídico) para producir ácido fosfatídico. Los mecanismos de la lipodistrofia secundaria a la inactivación de AGPAT2 permanecen desconocidos, sin embargo, en nuestro laboratorio encontramos que los ratones Agpat2-/- nacen con tejido adiposo de distribución anatómica y abundancia normal, el cual degenera rápida y completamente durante la primera semana de vida. El tejido adiposo es un regulador del balance energético y de la homeostasis lipídica y glucídica. En mamíferos existen dos tipos clásicos de tejido adiposo: el blanco y el pardo, ambos con características morfológicas y funcionales particulares. El ratón Agpat2-/- carece de ambos tipos de tejido adiposo. El tejido adiposo pardo es muy vascularizado y posee adipocitos con múltiples gotas de lípidos y un mayor número de mitocondrias. Su principal función es disipar energía en forma de calor, producto de la actividad de la proteína desacoplante UCP1. Esta proteína está localizada en la membrana mitocondrial interna y su actividad aumenta con la exposición al frío o la estimulación de receptores β-adrenérgicos. Fibroblastos embrionarios de ratón y preadipocitos Agpat2-/- diferenciados in vitro presentan un desbalance en la composición celular de fosfolípidos, entre ellos, menores niveles de fosfatidilglicerol. Este es el sustrato para la síntesis de cardiolipina, un fosfolípido sintetizado exclusivamente en las mitocondrias. La cardiolipina se localiza casi exclusivamente en la membrana mitocondrial interna, favoreciendo su plegamiento y la formación de crestas. Además, estabiliza los complejos proteicos de la cadena transportadora de electrones y otras proteínas involucradas en la respiración mitocondrial, incluyendo UCP1. La disminución en los niveles de cardiolipina o alteraciones en su composición de ácidos grasos, se han asociado a disfunción mitocondrial. Las mitocondrias son necesarias para la diferenciación de los adipocitos blancos y pardos, y es posible que anormalidades funcionales mitocondriales participen en la degeneración postnatal del tejido adiposo en los ratones Agpat2-/-. Los adipocitos Agpat2-/- diferenciados in vitro presentan anormalidades en la morfología mitocondrial, caracterizadas por menor densidad y orientación irregular de crestas. En un análisis transcriptómico previo a esta tesis, en nuestro laboratorio identificamos que adipocitos Agpat2-/- diferenciados in vitro presentan menor expresión de genes codificantes para subunidades de complejos mitocondriales, transportadores de electrones y enzimas involucradas en la β oxidación, así como ausencia total de UCP1. Con estos antecedentes, el objetivo general de esta tesis fue determinar si la diferenciación adipogénica defectuosa de adipocitos Agpat2-/- está asociada a una menor masa mitocondrial y defectos morfológicos de estos organelos. Para llevarlo a cabo, se utilizó un modelo de diferenciación adipogénica a partir de preadipocitos obtenidos de la fracción estromal vascular del tejido adiposo pardo interescapular de ratones Agpat2+/+ (wild type, WT) y Agpat2-/-. Nuestro trabajo mostró que los preadipocitos Agpat2-/- presentaron diferenciación adipogénica anormal, caracterizada por menor contenido de lípidos neutros ausencia de UCP1 en el día 7 de diferenciación. Además, los adipocitos diferenciados Agpat2-/- tuvieron menor masa mitocondrial, indicada por menor número de copias de mtDNA y menor abundancia de proteínas mitocondriales, a partir de los días 3 y 5 diferenciación, en relación a adipocitos WT. No encontramos diferencias en los niveles de PGC-1α y NRF1 y NRF2 entre adipocitos de ambos genotipos, sugiriendo que la menor masa mitocondrial en los adipocitos Agpat2-/- no es causada por menor biogénesis mitocondrial. Por otro lado, los adipocitos diferenciados Agpat2-/- presentaron mayor abundancia de las proteínas P62, LC3-II y PINK1 a partir de los días 3 – 5 de diferenciación, sugiriendo mayor remoción autofágica de mitocondrias en adipocitos Agpat2-/-. Coherentemente, observamos mayor abundancia de P62, LC3-II y ubiquitina en mitocondrias purificadas de adipocitos diferenciados Agpat2-/-, indicando aumento de la actividad mitofágica. En experimentos de inhibición del flujo autofágico con BafA1, corroboramos que adipocitos diferenciados Agpat2-/- presentan mayor abundancia de P62, LC3-II y marcadores mitocondriales en el día 3 y 7 de diferenciación, indicando una mayor remoción mitocondrial. A nivel morfológico, observamos que las mitocondrias de adipocitos diferenciados Agpat2-/- presentan mitocondrias de menor área y perímetro y sus crestas son irregulares en el día 7 de diferenciación. Estas anormalidades morfológicas se asociaron con menor abundancia de las enzimas formadoras de cardiolipina CRLS1, TAZ y subunidades del complejo MICOS. Para explorar la capacidad bioenergética de los adipocitos pardos diferenciados Agpat2-/-, cuantificamos la abundancia de los complejos proteicos de la cadena transportadora de electrones. Durante la diferenciación estos complejos aumentaron en adipocitos de ambos genotipos, sin embargo, estos fueron significativamente menores en adipocitos diferenciados Agpat2-/- en comparación con los WT a partir del día 5 de diferenciación. Además, los adipocitos diferenciados Agpat2-/ presentaron mayor potencial mitocondrial basal en el día 3 de diferenciación, sugiriendo hiperpolarización mitocondrial, no obstante, estas diferencias no se observaron en el día 7 de diferenciación. El contenido de ATP celular disminuyó en adipocitos de ambos genotipos a partir del día 3 de diferenciación. En adipocitos diferenciados Agpat2-/- la abundancia de enzimas involucradas en β oxidación y de la proteína MFN2, mediadora de la interacción entre mitocondrias y gotas lipídicas, fue menor a partir del día 5 – 7 de diferenciación en comparación con adipocitos WT. Coherentemente, observamos una menor superficie de contacto entre mitocondrias y gotas lipídicas en adipocitos diferenciados Agpat2-/-. En conclusión, los resultados de esta tesis muestran que los preadipocitos diferenciados Agpat2-/- presentan adipogénesis parda anormal, caracterizada por menor abundancia de gotas lipídicas, ausencia de UCP1 y anormalidades mitocondriales. Éstas últimas corresponden a: 1) menor masa mitocondrial asociada a aumento de la remoción autofágica de estos organelos, 2) menor tamaño mitocondrial, 3) crestas mitocondriales de morfología irregular, posiblemente secundaria a alteraciones en la síntesis y remodelación de cardiolipina y menor abundancia del complejo MICOS, 4) menor capacidad β oxidativa y 5) menor interacción física estrecha entre mitocondrias y gota lipídicas. Es posible que estas anormalidades adipogénicas y mitocondriales determinen susceptibilidad aumentada a los efectos tóxicos de los ácidos grasos y por este mecanismo, muerte de adipocitos y, en último término, lipodistrofia en los ratones Agpat2-/-.
Caracterización de las funciones del factor de transcripción FOXO1 asociadas a la remodelación del tejido conectivo gingival: implicancias en el envejecimiento
(2021) Rojas Cortéz, Leticia Andrea; Smith Ferrer, Patricio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Medicina
Introducción/Objetivo: La reparación de heridas está dirigida por múltiples factores de transcripción. Durante la reparación de heridas se activa el factor de transcripción Forkhead Box O 1 (FOXO1). El aumento del factor de crecimiento transformante beta 1 (TGF-β1) activa la función transcripcional de FOXO1 en fibroblastos. En este estudio se evaluó las funciones asociadas a reparación tisular reguladas por FOXO1 y el impacto que ejerce el envejecimiento sobre esta regulación. Material y método: Se utilizaron dos modelos de pérdida de función de FOXO1 con el fin de determinar la regulación de genes y funciones asociadas a reparación de herida. Los fibroblastos gingivales humanos fueron tratados con el inhibidor químico de FOXO1: AS1842856. Mientras que en el modelo in vivo se utilizó un ratón FOXO1 knock-out fibroblasto específico. Se evaluó la regulación mediada por FOXO1 sobre los transcritos y proteínas de la actina de músculo liso tipo alfa (α-SMA), fibronectina y la organización integrina beta 1 (β1) activa. Además, se llevaron a cabo ensayos funcionales de spreading, contracción de colágeno y cierre de herida in vitro. Por otra parte, se generó un atlas transcriptómico a partir de heridas de mucosa oral en ratones jóvenes y envejecidos del genotipo Col1a2-Cre.FOXO1. Se comparó la distribución de poblaciones y genes altamente expresados entre los clústeres mesenquimales. Adicionalmente, se evaluó el depósito de nuevo colágeno en muestras histológicas. Los resultados in vitro se presentaron como promedio ± SD. Se utilizaron las pruebas de ANOVA o Kruskal-Wallis seguidas de post-hoc de Tukey o Dunn para los ensayos in vitro. Los datos de transcriptómica se presentaron como la mediana y se analizaron mediante la prueba Wilcoxon rank sum con corrección de Bonferroni. Se consideró significancia estadística un valor de p<0.05. Resultados: La inhibición de FOXO1 redujo la diferenciación a miofibroblastos, los niveles de fibronectina, colágeno tipo I e integrina-β1 en fibroblastos gingivales humanos tratados con TGFβ1. Además, se observó que la inhibición de FOXO1 reduce significativamente el spreading celular, la contracción de colágeno y el cierre de herida in vitro. La deleción de FOXO1 en ratones jóvenes retrasó la reparación debido, en parte, a un menor depósito de colágeno y la reducción de células mesenquimales. Por otra parte, el efecto del envejecimiento se manifestó en una disminución de las poblaciones mesenquimales más abundantes y una reducción de colágeno fibrilar. Sin embargo, la deleción de FOXO1 en ratones envejecidos no alteró el depósito de nuevo colágeno. Los datos de transcriptómica muestran que FOXO1 regula la expresión de múltiples tipos de colágeno en ratones jóvenes y envejecidos. Cabe destacar que la deleción de FOXO1 en ratones envejecidos favorece el aumento de metaloproteinasas. Conclusiones: FOXO1 cumple un rol crítico en la regulación de múltiples funciones celulares asociadas a reparación inducidas por TGF-β1 en fibroblastos gingivales. Por primera vez, se sugiere que FOXO1 controla la formación de clústeres de integrina-β1. Además, se presenta el primer atlas transcriptómico de heridas orales. FOXO1 regula transcripcionalmente a múltiples tipos de colágenos y se sugiere que FOXO1 pierde parcialmente su capacidad regulatoria sobre colágeno fibrilar en ratones envejecidos.
Caracterización y efectos de las LDL y HDL de mujeres con hipercolesterolemia durante el embarazo sobre la función vascular materna y de células endoteliales
(2022) Cantín González, Claudette Alejandra; Leiva Mendoza, Andrea Alejandra; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Medicina
La hipercolesterolemia es uno de los principales factores de riesgo asociados a ateroesclerosis. Durante el embarazo ocurre un aumento fisiológico (MPH) o suprafisiológico (MSPH) de los niveles de colesterol maternos, siendo limitada la evidencia respecto a los efectos adversos de esta condición en la vasculatura materna. Además, el embarazo se asocia con cambios en el metabolismo de las LDL y HDL maternas, lipoproteínas cuya composición y función son fundamentales para la salud vascular materna, al ser capaces de modular diversas funciones en las células endoteliales. Así, la presente tesis propone estudiar si MSPH se asocia con disfunción vascular materna al tercer trimestre del embarazo, así como también con cambios en la composición y función de las lipoproteínas maternas, las que podrían mediar efectos pro-aterogénicos sobre células células endoteliales. Para comprobar esta hipótesis, nuestro estudio contempló 34 embarazadas MPH y 23 MSPH, clasificadas según sus niveles de colesterol al término del embarazo. Los resultados obtenidos en suero sugieren que las mujeres MSPH se caracterizarían por un perfil pro-aterogénico al estar expuestas a mayor peroxidación lipídica, presentando también mayores marcadores de disfunción vascular comparado con MPH. Al purificar las lipoproteínas maternas, las LDL de mujeres MSPH presentaron cambios en su composición proteica y lipídica, así como también en su función, siendo más susceptibles a oxidación y disminuyendo la biodisponibilidad endotelial de óxido nítrico. Las HDL MSPH presentaron cambios en la abundancia proteica y actividad de la enzima antioxidante PON1, además de una mayor capacidad antioxidante y menor capacidad de inducir la producción de óxido nítrico en células endoteliales, comparado con MPH. En conclusión, la condición MSPH se relaciona con disfunción vascular materna al tercer trimestre del embarazo, así como también con cambios en la composición y función de las lipoproteínas maternas.
Contribución de la provisión materna de vitamina E a la regulación del balance rédox y la prevención del daño oxidativo durante el cierre del tubo neural en ratón
(2022) Quiroz Vallverdú, Alonso Ingmar; Busso, Dolores; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Medicina
Los defectos en el cierre del tubo neural (NTD) corresponden a un grupo de malformaciones congénitas del tubo neural, estructura formada durante el desarrollo embrionario temprano que da origen al cerebro y la médula espinal. Entre los factores no genéticos involucrados en la etiología del NTD se encuentran alteraciones metabólicas de la madre y el consumo inadecuado de algunos micronutrientes, como el folato o vitamina B9. En humanos, la obesidad materna y la diabetes han sido reconocidas como factores de riesgo de NTD y se ha propuesto que el estrés oxidativo asociado a estas condiciones interfiere con el cierre del tubo neural. En los últimos años, nuestro laboratorio reportó que cerca del 30-50% de los embriones deficientes para la proteína Scavenger Receptor Class B Type I (SR-B1 KO), el principal receptor de lipoproteínas de alta densidad (HDL), presentan NTD anterior que progresa a anencefalia. Durante el desarrollo temprano, SR-B1 es expresado en tejidos extraembrionarios, específicamente en los trofoblastos gigantes que componen el saco vitelino parietal (pYS). Los embriones SRB1 KO presentan mayores niveles de especies reactivas del oxígeno (ROS) y contienen menos vitamina E que los embriones SR-B1 silvestres o wild type (WT), sugiriendo que SR-B1 participa en la provisión materna de la vitamina E al embrión. La suplementación materna con α-tocoferol, principal isómero de la vitamina E, previene completamente la incidencia de NTD y normaliza los niveles de ROS en los embriones SR-B1 KO, sugiriendo que el daño oxidativo pudiera contribuir a la etiología de los NTD en este modelo. El α-tocoferol es un antioxidante liposoluble que, coordinadamente con el sistema antioxidante endógeno, detiene la reacción en cadena de la peroxidación lipídica, protegiendo a los lípidos del daño oxidativo. En especial, esta vitamina preservaría los ácidos grasos poliinsaturados (PUFAs), lípidos esenciales para el desarrollo embrionario. En la primera parte de esta tesis, evaluamos el status oxidativo en embriones WT, SR-B1 KO normales y SR-B1 KO con NTD mediante la determinación de los niveles de algunas moléculas antioxidantes endógenas y de un marcador de lipoperoxidación. Adicionalmente, caracterizamos las abundancias relativas de PUFAs en fosfolípidos y otros lípidos en los respectivos grupos embrionarios usando la tecnología de shotgun lipidomics. Los resultados obtenidos no mostraron una alteración del sistema antioxidante endogéno en los embriones SR-B1 KO, pero sí un aumento de la lipoperoxidación. Ni los niveles de vitamina E embrionaria ni la peroxidación lipídica se previnieron al suplementar a las madres con una dieta enriquecida con vitamina E. En conjunto, estos resultados sugieren que el mecanismo de acción de la vitamina E en la prevención de los NTD en embriones SR-B1 KO estaría mediado por un efecto no sobre el embrión mismo, sino indirecto y mediado por el pYS. Sin embargo, el análisis mediante WB de vías de señalización asociadas a la producción de ROS extracelular en el pYS no mostró diferencias entre tejidos de preñeces con o sin la intervención con vitamina E. Si bien el rol de dicho tejido embrionario en la prevención de NTD mediada por vitamina E no pudo ser demostrado, es posible que otras vías o procesos indirectos, no analizados en esta tesis, expliquen dicho efecto. A través del análisis de lipidómica observamos que la deficiencia de SR-B1 se asoció a niveles disminuidos de PUFAs de cadena larga (LCPUFAs), así como de ácidos grasos monoinsaturados (MUFAs) en determinados fosfolípidos y niveles aumentados de lisofosfatidilcolina (LPC), lo cual sugiere la hidrólisis aumentada de lípidos de membrana. Un resultado inesperado de este estudio fue que los embriones SR-B1 KO con NTD exhibieron acumulación de triglicéridos (TG), lo que indicaría movilización de ácidos grasos desde la membrana a gotas lipídicas. Este mecanismo adaptativo se ha observado previamente en células gliales y cancerígenas para proteger a los lípidos de la oxidación y/o la inflamación. Teniendo en cuenta que la obesidad generalmente cursa con un mayor estado oxidativo en humanos y animales, en la segunda parte de esta tesis hipotetizamos que el consumo de una dieta rica en grasas y azúcares (“high fat/high sugar”, HFHS) en ratonas SR-B1 heterocigotas reduciría la provisión embrionaria de vitamina E y aumentaría la incidencia de NTD debido a un aumento en los requerimientos antioxidantes maternos. Tal como esperábamos, la dieta HFHS indujo una alteración en el metabolismo materno de la glucosa y los lípidos, y aumentó la incidencia de NTD en los embriones KO y heterocigotos, y también se asoció a la ocurrencia de NTD en embriones WT. Además, la alimentación de las ratonas con esta dieta provocó retardo del desarrollo de los embriones, de manera independiente del genotipo de SR-B1. Los efectos teratogénicos de la dieta no fueron mediados por una reducción en los niveles de la vitamina E en plasma materno ni tampoco observamos un aumento en el daño oxidativo en madres o embriones de gestaciones del grupo HFHS. Interesantemente, mientras que las hembras alimentadas con la dieta HFHS presentaron intolerancia a la glucosa, mayores niveles de péptido C plasmático, hipercolesterolemia y acumulación de colesterol en hígado y pYS, la suplementación con vitamina E en ratonas del grupo HFHS previno la incidencia de NTD y el retardo del desarrollo, y corrigió todas las anormalidades metabólicas maternas mencionadas. Estos resultados sugieren que la vitamina E podría ejercer un efecto protector sobre el metabolismo materno, con potenciales ventajas sobre el embrión. En conjunto, los resultados obtenidos en esta tesis sugieren que la vitamina podría prevenir los NTD a través de los siguientes mecanismos: I) manteniendo los niveles adecuados de PUFAs en fosfolípidos en el embrión en desarrollo, posiblemente mediante mecanismos no-antioxidantes, y II) en hembras consumiendo una dieta obesogénica, previniendo las perturbaciones metabólicas maternas en glúcidos y lípidos. Estos resultados confirman que la vitamina E y los PUFAs son moléculas relevantes para el cierre del tubo neural. Por lo tanto, la adecuación de la ingesta de estos lípidos podría servir como estrategia para prevenir los NTD, especialmente en condiciones como la obesidad, diabetes o dislipidemias.
Cornifelin expression during Xenopus laevis metamorphosis and in response to spinal cord injury
(2022) Torruella González, Sol; Larraín Correa, Juan Agustín; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Medicina
Xenopus laevis tiene la capacidad de regenerar luego de un daño en sus estadios larvales (NF50), pero al término de la metamorfosis pierde esta capacidad (NF-66). En una secuenciación de ARN de alto rendimiento, se analizaron los transcritos de animales NF-50 y NF-66, 21 horas, 2 y 6 días luego del daño a la médula espinal por transección. Cornifelina fue uno de los transcritos más altamente expresados dos días después del daño en NF-66, lo que sugiere un rol luego del daño a la médula espinal. La expresión de cornifelina ha sido detectada previamente principalmente en epitelios escamosos estratificados como piel y mucosas, pero su expresión en estructuras del sistema nervioso central no ha sido descrita. Aquí, usando técnicas histológicas, moleculares y bioquímicas, reportamos la expresión de cornifelina en la médula espinal, en la retina y en la córnea de Xenopus laevis durante la metamorfosis; evaluamos la reacción meníngea luego del daño por transección de la médula espinal y caracterizamos una línea transgénica para cornifelina. La expresión de cornifelina fue detectada en la sustancia gris y meninges de la médula espinal de animales NF-50 y NF-66. La expresión en la sustancia gris disminuyó a lo largo de la metamorfosis. En retina, cornifelina fue detectada en la capa de células ganglionares, en las capas nucleares internas y externas y en el segmento externo en NF-50 y NF-66. Luego del daño a la médula espinal, la expresión de cornifelina fue regulada a la alta en animales NF-66. Además, encontramos que la expresión en meninges fue distinta luego del daño en NF-50 y NF66. En NF-50, células positivas para cornifelina fueron encontradas cerrando el sitio de daño un día luego de la transección. En los siguientes días, fue encontrada delineando el tejido nervioso en reconexión. Por otro lado, en NF-66, células positivas para cornifelina fueron encontradas en las meninges y en la porción ventral de la médula a los seis días luego del daño y en el sitio de daño a los diez días. Estos resultados sugieren que cornifelina participaría en la reacción meníngea luego del daño por transección a la médula espinal.
Correlates of impulsive decision making: functional connectivity between nucleus accumbens, orbitofrontal cortex, and dorsolateral striatum during delay discounting task
(2022) Azócar Garrido, Víctor Hugo; Fuentealba Evans, José Antonio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Medicina; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Sociales; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Química y Farmacia
Antecedentes: La elección impulsiva se caracteriza por la preferencia por una recompensa pequeña e inmediata frente a una mayor, pero con demora. Los mecanismos subyacentes a las elecciones impulsivas están vinculados a la actividad en el Núcleo accumbens (NAc), la corteza orbitofrontal (OFC) y el cuerpo estriado dorsolateral (DLS). Si bien la conectividad funcional entre las áreas del cerebro ha sido clave para comprender una variedad de procesos cognitivos, no está claro si la conectividad funcional diferencia entre una decisión impulsivas y una controlada. Métodos: Para estudiar la conectividad funcional entre y dentro de NAc, OFC y DLS durante una tarea de descuento de retardo, registramos simultáneamente el potencial de campo local en NAc, OFC y DLS en ratas y cuantificamos el grado de acoplamiento de fase-amplitud (PAC) entre actividad oscilatoria sincronizada en animales que muestran una tendencia alta (HI) o baja (LI) para elecciones impulsivas. Resultados: Nuestros resultados mostraron un patrón diferencial de PAC durante la toma de decisiones en OFC y NAc, pero no en DLS. Mientras que el PAC theta-gamma en OFC se asoció con decisiones de autocontrol, un PAC delta-gamma más alto en OFC y NAc acompañó las decisiones impulsivas en los grupos HI y LI. Durante el evento de recompensa, el análisis de causalidad de Granger mostró que una mayor contribución gamma NAcOFC caracterizó al grupo HI, mientras que el grupo LI tuvo una mayor contribución gamma OFCNAc. Conclusiones: La hiperactividad en NAc durante la recompensa en el grupo HI sugiere que la contribución exacerbada de NAcCore puede conducir a una sobrevaloración de la recompensa que sesga el comportamiento hacia la elección impulsiva.
Cross cerebro-cerebellar language lateralization in lesioned and unlesioned brains: a functional and structural neuroimaging study
(2022) Thakkar, Ishani Rajendra; Mendez Orellana, Carolina; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Medicina
Una de las habilidades cognitivas más avanzadas que distingue a los humanos de otras especies es el lenguaje: la capacidad de tener un sistema complejo de sonidos asociados con distintos significados para expresar pensamientos y emociones. Los estudios de neuroimagen en sujetos sanos y con lesiones han demostrado que las funciones del lenguaje dependen de la integración funcional de varias regiones especializadas en los lóbulos temporal y frontal, es decir, las áreas de Wernicke y Broca respectivamente (Purves et al., 2004). Estas regiones están ubicadas en el hemisferio cerebral izquierdo en el lóbulo temporal y en el lóbulo frontal, respectivamente, para alrededor del 95% de las personas diestras y alrededor del 70% de las personas zurdas (Griggs, 2010). Como es evidente, las funciones del lenguaje están desigualmente representadas en los dos hemisferios cerebrales, es decir, están lateralizadas. Especialmente en personas diestras, las funciones específicas del lenguaje, como la comprensión, el vocabulario y la gramática, suelen estar lateralizadas hacia el hemisferio izquierdo (Taylor & Taylor, 1990). La producción del habla también está lateralizada a la izquierda en la mayoría de las personas diestras, mientras que puede ser atípica, es decir, bilateral o lateralizada a la derecha, en una fracción de la población zurda (Beaumont, 2008). Curiosamente, la localización y lateralización del lenguaje no se limitan a las regiones corticales, es decir, supratentoriales. Se ha demostrado que el cerebelo (que es parte del cerebro infratentorial) contralateral al hemisferio 'dominante del lenguaje' participa en la regulación del lenguaje en términos de fluidez verbal, gramática, corrección de errores del lenguaje y habilidades de escritura (Starowicz-Filip et al., 2017). Las deficiencias en el procesamiento del lenguaje afectan de manera aguda la calidad de vida, por lo que el personal clínico hace todo lo posible para identificar y preservar las áreas corticales involucradas en su comprensión y producción. En consecuencia, comprender la lateralización del lenguaje se vuelve especialmente importante en los procedimientos neuroquirúrgicos, donde existe la necesidad de mapear las funciones del lenguaje en los pacientes con el fin de preservar regiones elocuentes del cerebro. Esto es particularmente relevante en procedimientos que implican la extirpación quirúrgica de tumores cerebrales. Si bien ha habido evidencia de lateralización cruzada del lenguaje cerebro-cerebeloso relacionada con el dominio del lenguaje en pacientes con tumores cerebrales (Hubrich-Ungureanu et al., 2002), los estudios clínicos de neuroimagen que evalúan la lateralización del lenguaje hemisférico se enfocan principalmente solo en el cerebro supratentorial. Sin embargo, un estudio reciente proporcionó evidencia de que estas activaciones pueden actuar como una característica adicional para evaluar el dominio del lenguaje con lateralización del lenguaje tanto típica como atípica (Méndez Orellana et al., 2015). Este estudio abrió vías para probar si la activación del lenguaje en el cerebelo puede guiar la determinación del dominio del lenguaje porque la activación del cerebelo generalmente no se ve afectada por el tumor localizado en las presuntas áreas corticales del lenguaje. Además, estas activaciones cruzadas son de especial interés en la recuperación y rehabilitación del lenguaje en pacientes con afasia, ya que pueden ayudar a visualizar la reorganización del lenguaje y revelar una lateralización atípica del lenguaje que, a su vez, puede ayudar a definir la viabilidad de lobectomías salvadoras en estos pacientes (Méndez Orellana et al., 2012). Esto puede resultar especialmente útil en los casos en que el tumor dificulte la determinación de la lateralización. Hasta ahora, solo se han utilizado paradigmas de generación de verbos encubiertos para estudiar estas activaciones (FitzGerald et al., 1997; Hubrich Ungureanu et al., 2002). Estas tareas son difíciles de monitorear en el escáner y pueden ser un desafío para los pacientes, especialmente si su tumor afecta las regiones del lenguaje. Por lo tanto, además del paradigma tradicional de generación de verbos, utilizamos tareas de asociación semántica y fonológica como paradigmas lingüísticos alternativos y más fáciles para establecer la ocurrencia de las activaciones cruzadas en sujetos que tenían dificultad para realizar las primeras. Estas activaciones podrían observarse no solo en sujetos sanos, sino también en pacientes con tumores cerebrales en las tres tareas a pesar de que la lesión cerebral afecta la señal dependiente del nivel de oxígeno en sangre (BOLD) (Thakkar et al., 2022). Esto fue cierto para una cohorte con pacientes diestros y zurdos con un tumor cerebral, así como controles sanos diestros y zurdos incluidos de los compañeros de los pacientes y emparejados por edad, sexo y nivel educativo. Una vez establecida la presencia de estas activaciones en los pacientes, evaluamos y comparamos diferentes índices utilizados para la determinación de lateralización (LI) basados en activaciones BOLD tanto en la corteza como en el cerebelo. Si bien el método actual utilizado en la clínica es bastante sólido, existen ciertos desafíos para implementarlo. Se demostró que los cálculos de LI en fMRI dependen del umbral de confianza estadística que se utiliza para determinar el número de vóxeles activados (Ruff et al., 2008). Por lo tanto, usamos una técnica de cálculo de LI independiente del umbral (Branco, et al., 2006; Suarez et al., 2009) y los comparamos con experiencia manual para verificar su confiabilidad en la clínica, ya que estos métodos aún se están explorando en entornos experimentales. y requieren más confirmaciones clínicas. Como una validación adicional de la activación funcional cruzada que parece estar ocurriendo entre la corteza dominante del lenguaje y el cerebelo mientras se realizan tareas de lenguaje, también estudiamos la conexión anatómica de la materia blanca entre estas dos estructuras que reclutan específicamente al cerebelo para contribuir a las funciones de procesamiento verbal tanto en sujetos sanos como en sujetos con tumor cerebral. Para comprender mejor la lateralización del lenguaje en estas cohortes, establecimos la presencia de estos tractos de materia blanca relacionados con el lenguaje. En pocas palabras, esta tesis utiliza datos funcionales, así como datos de tractografía recopilados de sujetos sanos y pacientes con tumores cerebrales para investigar los mecanismos anatómicos y funcionales de las activaciones cerebro-cerebelosas cruzadas típicas y atípicas. Descubrimos que las tareas de asociación semántica y fonológica eran consistentes con la tarea de generación de verbos y, por lo tanto, pueden resultar herramientas útiles en la determinación de la materalización del lenguaje cerebro-cerebeloso cruzado prequirúrgico. También observamos que las técnicas de LI independientes de umbral no son consistentemente congruentes con la lateralización asignada manualmente. Además, se observó que una buena parte de nuestras dos cohortes demostraron tractos de materia blanca que conectan el cerebelo contralateral con las principales regiones del lenguaje individualmente. Los hallazgos de este proyecto arrojan luz sobre sus mecanismos en los cerebros lesionados, así como sobre la importancia del cerebelo en la identificación de la lateralización típica y atípica del lenguaje en pacientes con tumores cerebrales o no.
Detection of electrophysiological patterns of declarative memory reactivations during sleep
(2021) Sánchez Corzo, Andrea del Pilar; Sitaram, Ranganatha; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Medicina
Dynamics of cortical computations underlying attentive states
(2021) Medel Sierralta, Vicente; Ossandón, Tomás; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Medicina
Spontaneous fluctuations occur at different spatial and temporal scales in the brain. Depending on its scale, these activities can show characteristic hallmarks. From a mesoscale perspective, in spontaneous conditions, cortical neurons fire action potentials in a seemingly stochastic manner, which extrapolated to an entire population shows a dynamical state coined as the asynchronous irregular state. Interestingly, when a local population of balanced excitation and inhibition is recurrently connected, the asynchronous population generates a baseline of stochastic perturbation over the neuron’s membrane potential of that local population. These perturbations have been proposed as optimal for information computation and are associated with different states of attention at the behavioral level. Specifically, Locus-Coeruleus Noradrenergic (LC-NE) neuromodulation -which regulates brain states- has been highly implicated in the modulation of desynchronized activity. In this dissertation, we will use a modeling-driven analysis of attentional modulation of local electrophysiological desynchronization, hypothesizing that LC-NE neuromodulation shapes desynchronized background state and the balance between excitation and inhibition. We will show how the complexity of the electrophysiological signals depends on the excitation-inhibition balance of cortical activity, how it tracks behavioral performance, and how it can be related to LC-NE activity and arousal-related neuromodulation. Finally, we show how this complexity fluctuates at different spatial scales with low-dimensionality in attention, and how it is tracked by pupil diameter fluctuations -a non-invasive proxy of LC-NE activity and arousal- in a visuospatial working memory task in humans.
Dysfunction in striatal dopaminergic and oxytocinergic system on impulsive choice behavior
(2021) Moreno Fernández, Macarena Gipsy; Fuentealba Evans, José Antonio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Medicina
Una medida clave de la elección impulsiva implica la preferencia por un refuerzo más pequeño pero entregado de inmediato frente a recompensa más grande asociada con un retraso en su entrega. Este tipo de conducta está presente en varios trastornos neuropsiquiátricos, que incluyen: trastornos de la personalidad, trastorno por déficit atencional e hiperactividad y adicción. En los últimos años se ha propuesto que todas estas patologías comparten una alteración en la transmisión dopaminérgica mesencefálica, pero los mecanismos fisiológicos que acompañan la expresión de la elección impulsiva no están completamente aclarados. Además, hallazgos recientes sugieren que oxitocina (OXT), puede modular varios comportamientos relacionados con el sistema dopaminérgico y que existe una modulación bidireccional entre estos sistemas. El presente estudio tuvo como objetivo investigar: (1) La dinámica dopaminérgica basal en el estriado dorsolateral (SDL) presente en las diferencias individuales de las conductas de elección impulsiva. (2) El rol del sistema oxitocinérgico sobre la transmisión dopaminérgica nigro-estriatal y su modulación en las conductas de elección impulsiva. Los resultados mostraron que: (1) La liberación de dopamina (DA) en el SDL es mayor en animales altamente impulsivos que en animales menos impulsivos, a pesar de que los niveles extracelulares de DA y la actividad del transportador de DA (DAT) no varían entre los grupos. (2) La activación bilateral de OXT-R en substancia nigra pars compacta (SNpc), induce una disminución en la conducta impulsiva, principalmente en animales clasificados previamente como altamente impulsivos. Este hallazgo muestra que la liberación de DA en el SDL está aumentada en las ratas clasificadas como altamente impulsivas, lo que sugiere que la vía nigro-estriatal hiperactiva contribuye a la elección impulsiva. Por otro lado, la activación del OXT-R en la SNpc influye en la toma de decisiones relacionadas con el retraso, mediante cambios sutiles en la transmisión dopaminérgica estriatal. Estos resultados proponen una nueva línea de investigación sobre los mecanismos neurobiológicos que subyacen a la posible interacción entre los sistemas de DA y OXT, y su rol en conductas de elección impulsiva presentes en patologías asociadas a una alteración de estos dos sistemas en la vía nigro-estriatal.
Efectos fisiológicos de la ventilación mecánica no invasiva y cánula nasal de alto flujo en el periodo postextubación de pacientes críticamente enfermos con alto riesgo de falla de destete
(2024) Basoalto Escobar, Roque Ignacio; Bruhn Cruz, Alejandro Rodrigo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Medicina
Introducción: se estima que entre el 10% y el 20% de los pacientes experimentan falla de destete de la ventilación mecánica (VM), incrementándose al 30% en aquellos considerados de alto riesgo. Frente a este escenario, la ventilación no invasiva (VNI) y la cánula nasal de alto flujo (CNAF) son las estrategias que han demostrado ser efectivas para prevenir la falla de destete. Los efectos fisiológicos de ambas podrían diferir lo cual podría tener implicancias para una selección más personalizada del soporte postextubación. Sin embargo, no existen estudios que hayan comparado los efectos fisiológicos de VNI versus CNAF en la fase postextubación.Objetivo: Comparar los efectos de la VNI versus CNAF sobre el trabajo respiratorio, función respiratoria, aireación pulmonar, hemodinamia y estrés cardiovascular, durante el periodo postextubación de pacientes críticamente enfermos con alto riesgo de falla de destete.Método: El estudio corresponde a un ensayo clínico aleatorizado de tipo cruzado en pacientes con VM por más de 48 horas y categorizados con alto riesgo de falla de destete. Durante el estudio los pacientes fueron monitorizados con un catéter esofágico/gástrico y electromiografía de diafragma para evaluar el trabajo respiratorio. Adicionalmente, fueron monitoreados con tomografía por impedancia eléctrica para evaluar cambios en la aireación pulmonar. Postextubación fueron sometidos secuencialmente a VNI y CNAF por una hora en orden aleatorio. Al final de cada periodo de intervención se evaluó trabajo respiratorio, función respiratoria, patrón de ventilación, hemodinamia, NT-ProBNP y troponinas T ultrasensibles.Resultados: La población estudiada (n= 22) presentó una edad 66 [47 – 76] años, con una mediana de conexión a VM 7 [4 - 10] días. El análisis de esfuerzo respiratorio mostró una reducción significativa en el producto presión tiempo (PTP) por minuto y en la variación de presión esofágica (ΔPes) con VNI en comparación con CNAF (90 [63 - 125] vs. 109 [76 - 183] cmH2O.s/min; p= 0,013 y 6,1 [4,0 – 8,1] vs. 7,05 [4,9 – 9,7] cmH2O; p= 0,021, respectivamente). Además, se observó una reducción de frecuencia respiratoria durante el período de VNI (20 [15 - 24] vs. 22 [17 -23]; p= 0,022), un aumento significativo en el volumen corriente (473 ± 153 vs. 371 ± 141 ml; p= 0,001) y en el volumen minuto (9,5 ± 3,1 vs. 8,3 ± 2,8 L/min; p= 0,036) durante el periodo de VNI. Sin embargo, no se encontraron diferencias en el volumen de fin de espiración global (ΔEELV), actividad eléctrica del diafragma, hemodinamia ni en los biomarcadores de estrés cardiovascular. Notablemente, al compararlas con el periodo basal de oxigenoterapia convencional tanto VNI como CNAF demostraron una reducción en el esfuerzo respiratorio, frecuencia respiratoria y un aumento significativo en ΔEELV. Conclusión: Tanto VNI como CNAF producen una marcada disminución del trabajo respiratorio en pacientes con alto riesgo de falla de destete durante la fase postextubación. Sin embargo, el impacto de VNI es superior a la CNAF, particularmente en los pacientes que presentan un mayor nivel de trabajo respiratorio basal. Además, tanto VNI como CNAF inducen un aumento del EELV de magnitud comparable, pero sólo VNI aumenta el volumen corriente y modifica el patrón respiratorio.
Effect of Charcot Marie Tooth causing Mitofusin-2 mutations in the mitochondrial fusion and fission balance
(2023) Lagos Quiñones, Daniel Alejandro; Eisner Sagüés, Verónica Raquel; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas
Las mitocondrias son organelos altamente dinámicos, mediado por procesos de fusión y fisión. Si bien se conocen los mecanismos moleculares que regulan casa proceso, se desconoce la maquinaria que media el equilibrio entre ellos. Las mutaciones en la proteína de fusión mitocondrial MFN2 se asocian al desarrollo Charcot Marie-Tooth 2A, una enfermedad neurodegenerativa de neuronas motoras. Estas mutantes de MFN2 alteran la morfología mitocondrial. Se desconoce si mutaciones de Mfn2 pueden afectar directamente la fisión mitocondrial. Nosotros evaluamos el efecto de mutantes de MFN2 que causan CMT2A en el equilibrio de fusión y fisión, y el metabolismo oxidativo. Estudiamos fibroblastos de piel derivados de individuos control y pacientes con CMT2A que portaban las mutantes MFN2-L248H o MFN2-M376V, además de fibroblastos embrionarios de ratón (MEF) WT que expresan de manera aguda o estable cada mutante. Evaluamos la morfología y los eventos de fusión y fisión mitocondrial mediante microscopía confocal en células vivas. Se estudiaron los niveles de proteínas de fusión y fisión, la tasa de consumo de oxígeno (OCR), la tasa de acidificación extracelular (ECAR) y subunidades de los complejos de la fosforilación oxidativa (OXPHOS). Los fibroblastos derivados de pacientes y células MEF WT que portan mutaciones L248H y M376V muestran una inhibición de la dinámica de fusión, asociado a alteración en los niveles de proteínas de fusión. Pero, MFN2-L248H determina una morfología mitocondrial hiperelongada opuesta a la fragmentación en las células que expresan MFN2-M376V. Consistentemente, MFN2-L248H indujo inhibición de la fisión, y aumento en pDrp1-Ser637 (anti-fisión). Las células que expresan MFN2-M376V muestran niveles aumentados de la forma pro-fisión de Drp1 (pSer616). Finalmente, las células MFN2-L248H muestran un aumento de OCR, pero caída en complejos de OXPHOS. M376V induce un aumento de ECAR, lo que sugiere un metabolismo más glicolítico. Por lo tanto, las mutaciones de MFN2 causantes de CMT2A alteran la dinámica de fisión mitocondrial, sumado a los defectos en fusión, que alteran en el metabolismo oxidativo de manera particular. Nuestro trabajo devela un nuevo mecanismo que puede contribuir a la fisiopatología de CMT2A.
Effects of acute stress on behavioral adaptation and oscillatory brain activity associated to social bargaining
(2023) Fabar Chagay, Catalina; Ossandón, Tomás; Billeke, Pablo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Medicina
El estrés agudo es una respuesta transitoria a factores estresantes físicos o fisiológicos que provoca cambios neuroendocrinos, los cuales pueden alterar el funcionamiento de diferentes áreas cerebrales, incluido el córtex prefrontal (CPF). Las funciones ejecutivas, como la toma de decisiones, la flexibilidad cognitiva, la cognición social y la monitorización de la retroalimentación, dependen de forma crucial de las redes frontales. Estas funciones cognitivas están estrechamente relacionadas con la línea media frontal theta, una banda neuronal de 4-8 Hz que se registra en las regiones frontales y aumenta tras las retroalimentaciones negativas. Se ha informado de que el estrés disminuye esta actividad. Actualmente, se debate si el estrés afecta a la compensación entre prosocialidad e interés propio, un elemento clave en situaciones de toma de decisiones sociales como el regateo. También se ha descrito ampliamente que el estrés elevado altera la flexibilidad al tiempo que disminuye la potencia theta, lo que podría repercutir en la forma en que nos adaptamos y actuamos en situaciones sociales. Sin embargo, aún no está claro cómo afecta el estrés a nuestra adaptabilidad estratégica durante contextos de creación social y cómo esto se asocia a theta como posible mecanismo neural. En este proyecto de tesis, recogimos datos neuroendocrinos, conductuales y electrofisiológicos para contribuir a este vacío de conocimiento con un enfoque integral. Utilizamos el Juego del Ultimátum (UG), un paradigma utilizado predominantemente en el campo de la teoría de juegos y la cognición social. Al utilizar una versión repetida de esta tarea en un contexto social y no social, esperábamos poder observar los cambios relacionados con la manipulación del estrés y aislar el componente social. En el primer estudio, examinamos cómo el estrés agudo afecta a las decisiones en términos de prosocialidad y flexibilidad conductual durante el regateo social. Nuestros resultados muestran que el estrés sólo tuvo efectos perjudiciales sobre el rendimiento en el contexto no social de la tarea, mientras que en el contexto social no hubo diferencias entre los participantes estresados y los no estresados. Esto sugiere que el contexto social puede actuar como un amortiguador que permite preservar la respuesta conductual y el rendimiento. En el segundo estudio, investigamos cómo afecta el estrés agudo a las decisiones en términos de flexibilidad cognitiva y conductual y la actividad de theta frontal de la línea media como posible mecanismo neural implicado en este proceso. Nuestros resultados mostraron que los participantes estresados presentaban una menor adaptación en el contexto no social, mientras que no se observaron diferencias en el contexto social. Aunque observamos una tendencia a un menor aumento de la potencia theta en el grupo de estrés tras la retroalimentación negativa, no alcanzó significación. La mayor adaptabilidad en el contexto no social entre los participantes no estresados no estuvo acompañada de un mayor aumento de la potencia theta tras los errores, que se esperaría que estuviera presente como marcador neural de la flexibilidad cognitiva. Sin embargo, observamos una mayor actividad alfa y beta en el contexto social que en el no social, lo que sugiere una mayor inhibición y reevaluación cognitiva de las emociones en los participantes no estresados.
Evaluación de la respuesta inmune anti-tumoral mediada por linfocitos T en organoides derivados de pacientes con cáncer de vesícula biliar
(2024) Obreque Castro, Javiera Constanza; Bizama, Carolina; Roa, Juan Carlos; Montecinos Acuña, Viviana; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Medicina
El cáncer de vesícula biliar (GBC) es una de las neoplasias más comunes y agresivas dentro del tracto biliar. Particularmente en nuestro país, el GBC se ha reportado como un problema de salud pública, especialmente en mujeres donde contribuye como la quinta causa de muerte por cáncer. Actualmente, el único tratamiento efectivo es la resección quirúrgica de la vesícula en estadios temprano. Sin embargo, la mayoría de los pacientes son diagnosticados en estadios avanzados, donde la única alternativa terapéutica es la quimioterapia con gemcitabina y cisplatino, la cual presenta muy baja respuesta. Es por esto, que la búsqueda de nuevos blancos de terapia y de modelos preclínicos que representen fielmente la respuesta a terapias ha cobrado gran interés en la investigación biomédica con enfoques en medicina personalizada. En los tumores de GBC se ha descrito la presencia de las células iniciadoras de tumor (TICs) o cancer stem cells (CSC), caracterizadas por la expresión doble positiva de los marcadores CD44 y CD133. Una de las características de las TICs, es la evasión de la respuesta inmune antitumoral, a través, de la expresión de los immune checkpoint (o puntos de control inmune) desencadenando la supresión de los linfocitos T citotóxicos, encargados de orquestar la respuesta inmune antitumoral. En los últimos años, la inmunoterapia ha revolucionado el tratamiento del cáncer y actualmente se utiliza con resultados favorables en el tratamiento de diferentes tipos de tumores. Dentro de las inmunoterapias aprobadas por la FDA, se encuentran los inhibidores de los inmune checkpoint, PD-L1/PD-1, CTLA4 y LAG-3. Inicialmente estas terapias fueron aprobados para su uso en melanoma, pero en la actualidad los dos primeros se utilizan en variados tipos de cáncer incluido el gástrico. Por lo tanto, para el análisis de la respuesta y predicción a estas nuevas inmunoterapias se requiere de nuevos modelos in vitro de cáncer, que sean capaces de recapitular la interacción de las células del cáncer con el componente inmune. Dentro de estos modelos, se propone el uso de los cultivos 3D de organoides tumorales derivados de pacientes (PDOs) como una poderosa herramienta que imita las características histológicas, genéticas y fisiopatológicas del tumor del cual derivan. Sin embargo, el principal desafío es enriquecer este modelo de PDOs tumorales con células del componente inmune para poder estudiar la respuesta de los pacientes a la inmunoterapia. Actualmente, el uso de co-cultivo entre organoides y células inmunes, se ha utilizado para generar linfocitos TCD8 reactivos y evaluar la capacidad citotóxica TCD8 en contra de las células tumorales. Tomando todo esto en consideración, el presente proyecto de tesis tuvo como hipótesis: “La interacción directa entre organoides derivados de pacientes con cáncer de vesícula biliar y células inmunes, permite evaluar la respuesta antitumoral mediada por linfocitos T y el efecto de inhibidores de PD-1”.
Exploring the therapeutic potential of non-invasive spinal cord stimulation in a parkinsonian animal model
(2020) Álamos Grau, María Florencia; Juri Clavería, Carlos Andrés; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Medicina
La estimulación invasiva de la médula espinal ha mostrado resultados positivos para los síntomas axiales de la enfermedad de Parkinson, potenciándola como una nueva opción de tratamiento. Sin embargo, la estimulación invasiva de la médula espinal es un procedimiento quirúrgico invasivo y costoso. También tiene riesgos asociados, como infecciones, hemorragias y migración de los electrodos. Este es el primer estudio hasta la fecha que explora los efectos de la estimulación superficial de la médula espinal, una técnica no invasiva que administra corriente mediante electrodos ubicados en la superficie de la piel sobre la médula espinal a nivel toracolumbar. Utilizamos ratas macho Sprague Dawley adultas con lesiones dopaminérgicas nigroestriatales unilaterales inducidas por la toxina 6-hidroxidopamina para evaluar la efectividad de la estimulación superficial de la médula espinal, midiendo la actividad neuronal en el circuito cortico-basal y la función motora. Para el primer objetivo, comparamos el potencial de campo local (antes, durante y después de la estimulación superficial de la médula espinal) de 5 áreas diferentes del circuito sensorio-motor, utilizando el hemisferio no lesionado como control. Para el segundo objetivo, evaluamos el rendimiento motor durante 11 días de estimulación superficial de la médula espinal, utilizando diferentes pruebas motoras. Comparamos el rendimiento motor entre el grupo de estimulación superficial de la médula espinal (ratas parkinsonianas tratadas con estimulación superficial de la médula espinal), el grupo sham (ratas parkinsonianas no tratadas) y el grupo periférico (ratas parkinsonianas tratadas con estimulación periférica). La estimulación superficial de la médula espinal pudo modular la actividad neural patológica y también la función motora en algunos animales. Sin embargo, debido a las importantes limitaciones del modelo, experimentos adicionales en un modelo bípedo serán necesarios para demostrar el impacto de esta terapia en la función motora. Dado que esta estrategia es menos costosa, más segura y fácil de administrar que otras técnicas de neuromodulación, nuestros hallazgos podrían ser relevantes para la práctica clínica y abrir una nueva área de investigación para el tratamiento de la enfermedad de Parkinson.
Finding the psychosis’ fingerprint: dealing with different clinical presentations and intra-individual variance of patients with schizophrenia in resting-state fMRI data
(2022) Tepper, Ángeles; Crossley, Nicolás; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Medicina
La esquizofrenia es un desorden psicótico muy heterogéneo, con gran variabilidad en los perfiles clínicos que presentan los pacientes. Estudios de resonancia magnética funcional en reposo han mostrado que los circuitos estriatocorticales ventral y dorsal son relevantes en un amplio espectro de la enfermedad. Estos estudios tradicionales de neuroimágenes, sin embargo, se basan en la estimación de características a nivel de grupo, y no permiten evaluar características a nivel individual, que pueden ser relevantes en un trastorno tan heterogéneo como la esquizofrenia. Esta tesis consta de cuatro capítulos. En el primer capítulo, implementamos un pipeline de preprocesamiento adecuado para nuestros datos de resonancia magnética funcional. En el segundo capítulo, examinamos la conectividad funcional estriatocortical de una población con riesgo genético de desarrollar esquizofrenia (pacientes con el síndrome de la deleción del 22q11.2). En el tercer capítulo, nos enfocamos hacia la heterogeneidad de la esquizofrenia y exploramos variabilidades inter e intra-individuales usando tres medidas similares a los fingerprints. Por último, en el cuarto capítulo, exploramos enfoques de descomposición de conectomas basados en análisis de componentes principales (PCA) y análisis de componentes independientes (ICA), con el fin de identificar sustratos neurales relacionados con cambios en las expresiones sintomáticas de los pacientes.
Human sensory processing under acute psychosocial stress : neurophysiological correlates
(2021) Rojas Thomas, Felipe Eduardo; López Hernández, Vladimir; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Medicina
The acute state of stress can alter some sensory systems by modifying the sensitivity and specificity of sensory processing. Limbic areas, like the amygdala and locus coeruleus, may have a fundamental role in this process. Most studies on sensory processing and stress, focus on pathological states or use non-social threats as stimuli. Such designs may allow the influence of unwanted variables, such as the use of drugs or the decreased response of the L-HPA axis towards the stressor. In this sense, studies that use stimuli that represent social threats and that consider both; the cognitive/behavioral performance and the neural correlates of stress, will contribute to a better understanding of this prevalent and common condition. This research is intended to take advantage of the temporal resolution afforded by ERPs to characterize the impact of psychosocial stress on early stages of processing associated with levels of sensory sensitivity, and on late stages of processing related with task-directed cognition. It could show if psychosocial stress dissimilarly affects different processing stages. Simultaneous measures of cortisol levels, heart rate, pupillary dilation response and electroencephalogram were recorded to characterize sensory sensitivity and task-directed cognition under different levels of stress. Participants resolved an auditory oddball task before and after a lab controlled acute psychosocial stress. This project provides novel information for understanding how acute psychosocial stress can modulate sensory processing in everyday life and will contribute to understanding the neurobiology of stress-cognitive disorders.
Identification of electroencephalography and psychophysical parameters with potential diagnostic use for suicidal patients
(2023) Gajardo Gómez, Rosario; Aboitiz, Francisco; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Medicina
Suicide is a global public health concern, with women showing a higher prevalence of suicidal thoughts and attempts compared to men. The shift from suicidal ideation to suicidal attempts involves individual, social, and environmental factors, with impulsivity playing a significant role. Early detection of suicide risk is vital, and early biological markers are urgently needed. An interesting candidate marker is the Loudness Dependence of Auditory Evoked Potentials (LDAEP). While LDAEP shows promise in characterizing patients with depression and impulsivity, it has been largely used with emotionally neutral stimuli. Thus, its characterization in response to emotional auditory stimuli could represent an improvement as a neuropsychiatric risk marker. This study addresses this gap by examining neural and emotional processing in female patients with depressive episodes, suicidal ideation, and recent suicidal attempts. Our hypothesis posits that female patients with depressive episodes and recent suicide attempts will exhibit greater impairments in neural and emotional processing, but lower levels of impulsivity compared to female patients with depressive episodes and suicidal ideation but no recent suicida attempts. To achieve this, this study explored the interplay between behavior, electrophysiology, and psychology in 19 female patients, including 10 subjects with Suicidal Ideation (SI) and 9 subjects with Suicide Attempt (SA), all admitted to the psychiatric hospitalization service of San Carlos de Apoquindo Clinical Center. Socioeconomic and demographic factors were comparable between groups, emphasizing the role of individual experiences. The LDAEP component was assessed in response to tonal and emotional auditory stimuli. False alarms, accuracy, and response times were analyzed. A multiple correlation matrix with false discovery rate (FDR) correction revealed associations between clinical psychological evaluations and electrophysiological data. Linear regression analysis uncovered mediating factors shaping these relationships. All patients had depressive episodes, with common triggers being suicidal thoughts, interpersonal issues, family conflicts, and academic stressors. Most had received therapy, and self-harm was prevalent, especially in SA. Findings revealed shorter reaction times (RT) in SI the group to neutral stimuli, suggesting impulsive tendencies. RT frequency distributions in the SA group displayed a faster response to negative stimuli, indicating a negative bias associated with depressive states. LDAEP analysis of tonal and emotional stimuli showed no significant differences between groups. However, the SI group demonstrated a tendency towards a greater tonal LDAEP. SI showed increased P2 amplitude, signifying enhanced perceptual attentional processing of emotional information. A deflection in the P3 component suggested reduced attentional allocation, diminished cognitive processing, and a lower level of emotional content evaluation. A consistent plateau in P2-P3 amplitudes was observed for both positive and negative stimuli, indicating a blunted affective response and decreased cognitive and emotional flexibility. SI demonstrated a stronger correlation between impulsivity and depression, while SA showed associations between hopelessness, impulsivity, and depression. Childhood trauma, particularly sexual aggression, exacerbated pathology in SI. Family support was a significant factor influencing depressive symptoms in both groups. SI exhibited a negative correlation between depressive symptoms and hopelessness, influenced by protective factors. Significant correlations were found between electrophysiological and psychological variables. In SI, cognitive factors related to life satisfaction affected neural responses, while hopelessness and childhood trauma influenced depressive symptoms. In SA, depressive symptoms, hopelessness, and impulsivity were strongly correlated, emphasizing the need for clinical intervention. The results highlight the complex interplay of impulsivity, depressive states, cognitive processing, and emotional regulation in shaping suicidal ideation and suicide attempts. Further investigations should continue to explore the intricate mechanisms underlying suicidality, ultimately leading to more effective strategies for identifying and supporting individuals at risk of suicide.

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