Logo del IIBCE imagenes del IIBCE

División Neurociencias

DEPARTAMENTO DE NEUROFISIOLOGÍA CELULAR Y MOLECULAR

UNIDAD BASES NEURALES DE LA CONDUCTA

 

Perfiles:

 

Células madre neurales, neurogénesis post-natal y regeneración.  La génesis de neuronas en animales adultos a partir de células madre endógenas es considerada como una estrategia terapéutica con gran potencialidad para tratar enfermedades del sistema nervioso. En este sentido, algunos vertebrados inferiores parecen conservar células progenitoras similares a las del embrión, que son capaces de generar nuevas neuronas en el adulto. La persistencia de estas células está probablemente relacionada con la capacidad que tienen estos animales de regenerar el sistema nervioso luego de una lesión. A diferencia de los vertebrados inferiores, sólo dos nichos en el sistema nervioso de los mamíferos adultos mantienen células madre endógenas con capacidad de generar distintos linajes neurales: la zona subventricular y el giro dentado del hipocampo. Sin embargo, la médula espinal parece haber perdido las células madre similares a las del embrión. En el departamento trabajamos en varios modelos experimentales para entender los procesos que regulan la biología de las células progenitoras y el rol que éstas podrían jugar en la reparación del sistema nervioso lesionado. Para abordar estos problemas utilizamos preparados “in vivo” e “in vitro”, aplicando un encare multidisciplinario que combina técnicas como el “patch-clamp”, la inmunohistoquímica, imagenología de Ca2+, la microscopía confocal y electrónica y biología molecular. El entendimiento de los mecanismos que determinan y regulan propiedades tales como la proliferación y la potencialidad de linaje de los progenitores neurales seguramente dará pistas importantes para el futuro uso de terapias de remplazo.

 

Mecanismos celulares y sinápticos de la integración sensorio-motora. Otro de los intereses del departamento es entender los mecanismos celulares y sinápticos que determinan la integración sensorio-motora a nivel de la médula espinal. Las transformaciones que ocurren a este nivel son complejas y cambian en forma dinámica para ajustarse a los requerimientos cambiantes de los medio externo e interno del animal. Nuestros esfuerzos se centran en el rol que juegan las propiedades electrofisiológicas intrínsecas en la transferencia de la información transportada por las aferentes primarias desde la periferia. Otro foco de interés en nuestro laboratorio son los mecanismos que  regulan de la transmisión sináptica en la médula espinal. La regulación de la eficacia sináptica a nivel de la primera sinapsis del sistema somatosensorial opera por despolarización de las aferentes primarias y es un fenómeno clásico en la fisiología sensorial. Nuestro trabajo ha mostrado la primera evidencia funcional de la existencia de un microcircuito espinal que opera con señales graduadas y que puede regular la eficacia de las terminales aferentes.Estos hallazgos plantean mecanismos de regulación del flujo de información sensorial similares a los descritos en la retina y el bulbo olfatorio. Actualmente nuestro objetivo es entender la naturaleza de este microcircuito que genera un componente importante de la despolarización de las aferentes primarias.

 

Profile

 

Neural stem cells, adult neurogenesis and regeneration. Some lower vertebrates retain neurogenic progenitors similar to those of the embryo, a fact probably related to their ability to repair the nervous system after injury. Although the subventricular zone and the dentate gyrus of the adult mammalian brain maintain neurogenic progenitors, the spinal cord seems to have lost this ability. In our department we work in various experimental models to understand the processes that regulate stem cell biology and the role they could play in repairing the injured nervous system. To address these problems we use a multi-technical approach that combines the use of "in vivo" and "in vitro"preparations, "patch-clamp" recordings, immunohistochemistry, Ca2+ imaging, confocal and electron microscopy and molecular biology. A better understanding of the mechanisms that regulate properties such as the proliferation and lineage potential of progenitors will provide key information for the future development of cell replacement therapies.

 

Synaptic and cellular mechanisms of sensorimotor integration. Our work focuses on the role of intrinsic electrophysiological properties in the transfer of the information carried by the primary afferents. We are also interested in the mechanisms regulating synaptic transmission at the first synapse in the somatosensory system. Our studies provided the first functional evidence of a non-spiking microcircuit in the spinal cord that can regulate synaptic efficacy. Our goal is to understand the nature of this microcircuit that generates a conspicuous component of the primary afferent depolarization during pre-synaptic inhibition.

actualizado el 15-05-2012.

Integrantes

Dr. Raúl E. Russo

Profesor Titular de Investigación.

rrusso@iibce.edu.uy

Dr. Omar Trujillo-Cenóz

Investigador Emérito.

otrujillo@iibce.edu.uy

Dra. Cecilia Reali

Profesor Adjunto de Investigación..

creali@iibce.edu.uy

Lic. Nicolás Marichal

Investigador Asistente / Horas Docentes y de Investigación. Estudiante de Doctorado. Becario ANII.

nmarichal@iibce.edu.uy

Mag. Gabriela García Tejedor

Estudiante de Doctorado. Becaria ANII..

ggarcia@iibce.edu.uy

Lic. Gabriela Fabbiani

Técnica Preparadora.

gfabbiani@iibce.edu.uy

Lic. María Inés Rehermann

Técnica Preparadora. Estudiante de Maestría.

irehermann@iibce.edu.uy

Dra. Lucía Pérez

Investigadora Asociada Grado 3.

mperez@fmed.edu.uy

Lic. Adrián Valentín

Investigador Ayudante / Horas Docentes y de Investigación. Becario ANII.

avalentin@iibce.edu.uy

Bach. Carina Aldecosea

Investigadora Honoraria. Pasante de Grado.

actualizado el 17-8-2017.

Líneas de investigación:

 

1- Biología de las células progenitoras en la médula espinal.

Durante el desarrollo, la médula espinal se genera a partir de células madre que se encuentran en la parte caudal del tubo neural. Las células que tapizan el canal central de la médula espinal en los animales adultos derivan de la parte ventral de este tubo y es probable que retengan alguna de las propiedades de las células neuroepiteliales primitivas. De hecho, en los vertebrados inferiores algunas de estas células tienen un fenotipo funcional y molecular característico de las glías radiales que ofician de progenitores neurogénicos durante el desarrollo. Por otro lado, las células del epéndimo en los mamíferos son capaces de proliferar, pero sólo generan células pertenecientes al linaje glial. Sin embargo, cuando son transplantadas a un medio adecuado como el giro dentado del hipocampo, estas células progenitoras son capaces de generar nuevas neuronas. Nuestro interés es comprender los mecanismos celulares y moleculares que determinan propiedades tales como la capacidad proliferativa y el potencial de linaje de las células progenitoras espinales. Para alcanzar este objetivo utilizamos dos modelos experimentales: la médula espinal de la tortuga -que conserva un dominio de progenitores con capacidad neurogénica- y la médula espinal de la rata neonatal que carece en condiciones normales de capacidad neurogénica.

 

2- Regeneración en la médula espinal luego de una lesión traumática.

La lesión traumática o degenerativa de la médula espinal en los humanos ocasiona una serie de discapacidades que limitan en forma severa la calidad de vida. Esto se debe a que -a diferencia de órganos como la piel o el hígado- la capacidad de autoreparación de la médula espinal en los mamíferos es muy limitada. Algunos anamniotas, sin embargo, poseen la capacidad de auto-reparar la médula espinal luego de una lesión. A pesar de que las tortugas son vertebrados amniotas como los mamíferos, nosotros hemos encontrado que la médula espinal en estos animales es capaz de regenerar y alcanzar una recuperación funcional significativa luego de una lesión severa. Nuestra hipótesis es que la reparación endógena de la médula espinal en la tortuga es orquestada por un subgrupo de células que contactan el canal central, las cuales se comportan como progenitores multi-potentes. Las nuevas células gliales generadas a partir de estos precursores darían soporte a los axones en regeneración, en tanto la generación de nuevas neuronas contribuiría a la restauración funcional de los circuitos espinales afectados. Una pregunta particularmente importante entonces es: ¿cuáles son las diferencias entre los precursores que contactan el CC de los animales con mecanismos endógenos de reparación y aquellos que los han perdido, como los mamíferos? Nuestro interés es entender los cambios que induce una lesión traumática sobre los progenitores espinales, utilizando dos modelos con distintas capacidades de auto-reparación: la médula espinal de la tortuga y la rata.

 

3- Plasticidad de las motoneuronas durante la regeneración de la médula espinal.

Uno de los mecanismos que podría contribuir a la recuperación funcional luego de una lesión de la médula espinal es el ajuste de las propiedades intrínsecas y sinápticas de las neuronas que forman las redes responsables de ejecutar los actos motores. De hecho, existen ejemplos tanto a nivel celular como circuital, que una alteración de la actividad normal desencadena mecanismos homeostáticos que tienden a llevar al sistema hacia su estado de actividad normal. ¿Es posible que este tipo de mecanismos juegue un papel en la recuperación funcional que se observa en las tortugas luego de una lesión espinal? En esta línea de investigación nos proponemos estudiar los cambios de las propiedades electrofisiológicas intrínsecas y sinápticas en la via final común de los sistemas motores: la motoneurona. Nuestro interés se focaliza en los posibles cambios plásticos del potencial “plateau” mediado por canales de Ca2+ de tipo L, y en la modulación a través de la señalización serotoninérgica.

 

4- Rol de las propiedades intrínsecas neuronales en el procesamiento de la información somatosensorial.

El funcionamiento de las redes neuronales descansa en tres pilares fundamentales: las propiedades intrínsecas de los elementos que las forman (neuronas), las propiedades de los contactos entre estos elementos (las sinapsis) y el diagramado del circuito (la conectividad). Utilizando preparados “in vitro”, nuestro grupo ha demostrado que las propiedades electrofisiológicas intrínsecas juegan un papel importante en la integración de la información transportada desde la periferia por las aferentes primarias. Uno de los problemas a resolver es el papel de estas propiedades intrínsecas en condiciones más realistas que permitan generar estímulos que sean relevantes desde el punto de vista sensorial. Para esto hemos aprovechado la notable resistencia a la hipoxia del sistema nervioso de la tortuga para generar un preparado integrado que ofrece las ventajas de los preparados “in vivo” e “in vitro”. Utilizando este nuevo modelo hemos registrado con la técnica de “patch-clamp” neuronas del asta dorsal a la vez que estimulamos de forma natural las patas posteriores. En paralelo, a través de una colaboración con el Dr. Frédéric Nagy (Insitut Francois Magendie, Université de Bordeaux), estamos interesados en la participación de las propiedades intrínsecas de las neuronas del asta dorsal en el procesamiento de la información dolorosa. Para esto, utilizamos un preparado in vivo de la médula espinal de ratas adultas y realizamos registros de “patch” en neuronas de las láminas III a VI mientras estimulamos la periferia con distintos estímulos de tipo doloroso. Estas aproximaciones experimentales han revelado que en efecto, las propiedades intrínsecas en ciertas condiciones “esculpen” de manera importante la actividad sináptica derivada de la estimulación sensorial.

 

5- Regulación de la eficacia sináptica a nivel de las aferentes primarias: mecanismos de generación de la despolarización de las aferentes.

Otra línea de investigación de nuestro departamento es el estudio de los mecanismos celulares de la inhibición presináptica. Nuestro trabajo ha mostrado la primera evidencia funcional de la existencia de un microcircuito espinal que opera con señales graduadas y que puede regular la eficacia de las terminales aferentes. Actualmente estamos explorando las bases celulares de este microcircuito. Una de las posibilidades es que la liberación de ácido ?-amino-butírico (GABA) se produzca a partir de dendritas por un mecanismo independiente de la generación de potenciales de acción. Alternativamente, la liberación de neurotransmisor que genera la despolarización de las aferentes primarias podría ser a partir de los astrocitos. Estamos intentando evaluar la participación de estos mecanismos utilizando registros “in vitro” del potencial de la raíz dorsal (que nos permite monitorear la despolarización de las aferentes) junto con registros de “patch” en rodajas de médula espinal. Esta línea de investigación se realiza en colaboración con los Dres. Jean-Francois Perrier (Universidad de Copenhague) y Rodolfo Delgado-Lezama (CINVESTAV, México).

actualizado el 26-12-2013.

Proyectos

 

“Plasticidad de la función de entrada-salida de las motoneuronas durante le recuperación de la locomoción luego de una lesión de la médula espinal”. ECOS-SUD (PU11S03). Proyecto de colaboración con el Dr. Jean-Marie Cabelguen. 2012-2015.

actualizado el 11-05-2012.

Publicaciones 2014 - 2018

 

Trujillo-Cenóz O, Marichal N, Rehermann MI, Russo RE. 2014. The inner lining of the reptilian brain: a heterogeneous cellular mosaic. Glia. 62:300-316.

 

actualizado el 8-01-2014.

Orientación de estudiantes:

 

Pasantías de Grado

Adrián Valentín Kahan. (en curso). "Propiedades funcionales de los progenitores espinales durante el desarrollo embrionario". Estudiante de la licenciatura en Bioquímica, UDELAR. Orientador: R. E. Russo.

 

Tesis de Maestría:

María Inés Rehermann. (en curso). Maestría en Ciencias Biológicas, opción Neurociencias PEDECIBA, UdelaR. Orientador: O. Trujillo-Cenóz.

 

Tesis Doctorado:

Gabriela García Tejedor (en curso). Doctorado en Ciencias Biológicas, opción Neurociencias. PEDECIBA, UdelaR. Orientador: R.E. Russo. Co-orientadores: C. Robello, O. Trujillo-Cenóz.

Nicolás Marichal. (en curso). Doctorado en Ciencias Biológicas, opción Neurociencias PEDECIBA, UdelaR. Orientador: R.E. Russo.

actualizado el 21-12-2013.

Docencia:

En los 3 últimos años departamento ha organizado 3 cursos de postgrado en el marco PEDECIBA y sus investigadores han participado como docentes en multiples cursos de grado y postgrado nacionales y extranjeros, entre los cuales destacamos la Escuela Regional de Neurociencias.

En el momento actual estamos desarrollando el curso anual PEDECIBA Seminarios de Neurobiología Humana (poner link a pagina del curso).

 

http://unesdoc.unesco.org/images/0015/001519/151938s.pdf

actualizado el 11-05-2012.

Otros:

 

R. Russo (co-organizador/docente). Curso Básico de Neurociencias. Módulo 1. PEDECIBA. 15 de abril al 5 de junio de 2013.

Dr. Omar Trujillo (co-organizador/docente). Curso Básico de Neurociencias. Módulo 3. PEDECIBA, 2013.

R. Russo (docente) “Técnicas electrofisiológicas e imagenológicas aplicadas a fisiología, biofísica y neurociencia. Bases y ejemplos en situaciones experimentales concretas” Organizador. Gonzalo Ferreira. PEDECIBA.

R. Russo (docente). PhD Course on Neuron Glia Interactions. 24 a 27 de junio de 2013. Universidad de Copenhague, Dinamarca.

RE Russo: Miembro del Comité Organizador del “Ricardo Miledi Neurocience Training Program”. IIBCE, Fac. de Ciencias, IP Montevideo, F Med. 14 de Marzo al 9 Abril 2011.

R.E. Russo: Miembro del Comité Organizador de la XIV Escuela Latinoamericana de Neurociencias. IIBCE, Fac. de Ciencias, IP Montevideo, F Med. Del 16/03/09 al 25/03/09.

R.E. Russo: Participación del los curso de Introducción a la Biología (primer año de las carreras de Bioquímica y Biología). Seminario: Organización del Sistema Nervioso. Dictado en el segundo semestre. Actividades Prácticas y Teóricas. 2005-2010.

R.E. Russo: Neurociencia I y II (cursos de profundización para estudiantes de fin de carrera) para las licenciaturas de Biología y Bioquímica y nivelación de estudiantes de otras carreras como Ingeniería que realizarán su Maestría en el área Neurociencias. Clases Prácticas y teóricas. 2005-2010.

 

actualizado el 13-01-2013.

Galería de Fotos

 

actualizado el 27-12-2016

Contacto:

Raúl E. Russo
Mail: rrusso@iibce.edu.uy

Teléfono: 24807862 ó 24871616 int. 166


actualizado el 27-12-2016.