Influencia de la post-hiperpolarización modulada por canales de calcio dependientes de Voltaje Tipo L para el desarrollo de plasticidad a largo plazo en corteza piriforme en un modelo computacional de envejecimiento cerebral

Abstract

El aprendizaje depende de la fuerza sináptica y de las propiedades intrínsecas de las neuronas. La corteza piriforme (CP) está implicada en la discriminación de olores, una característica crítica del envejecimiento y el deterioro cognitivo. Hallazgos recientes demostraron que las neuronas envejecidas (NE) muestran cambios en sus variables de macro y microescala, con un ligero incremento en la amplitud de la post-hiperpolarización (AHP), en comparación con las neuronas adultas (NA). La AHP es modulada por la corriente de K+ dependiente del canal de Ca2+ tipo L (LTCC) y podría tener efecto en las sinapsis del circuito y modificar la capacidad de generar respuestas a estímulos en la red durante el proceso de aprendizaje. En el presente trabajo, exploramos cómo se relacionan los cambios en AHP atribuidos al bloqueo de LTCC en las modificaciones sinápticas a largo plazo dependientes de la actividad producida en el aprendizaje en corteza piriforme en un modelo computacional de envejecimiento cerebral. Métodos: Se realizó un estudio experimental in silico mecanicista cuantitativo. Se construyó un modelo computacional utilizando datos electrofisiológicos experimentales basado en los modelos de integración y disparo, implementado plasticidad de Jensen-IdiartLisman modificado, en una red de Watts y Strogatz para configurar las conexiones neuronales de la corteza piriforme adulta y envejecida. Se registró la actividad de las neuronas internas en ambas redes y se sometió a un protocolo de potenciación de la plasticidad sináptica, mediante la inyección de corrientes despolarizantes de alta frecuencia. Luego se evaluó el desempeño de ambas redes, en condiciones de bloqueo y sin bloqueo de LTCC. Resultados: En dos tipos de redes de 200 neuronas con una probabilidad de reconexión del 30%, se estableció un incremento mayor en la actividad de la red adulta en contraste a la envejecida. El bloqueo de LTCC incrementó la actividad en la red adulta y envejecida, manifestado en una reducción del 45% de la AHP inicial para ambos grupos. La red envejecida gana el 15% de potenciales de acción acumulados. Conclusiones: La reducción de la AHP atribuida al LTCC genera un aumento en la actividad de la red adulta y envejecida.