Facilitación de la memoria por autoestimulación eléctrica intracraneal en ratas normales y con lesión cerebral

Resumen

La estimulación eléctrica intracraneal (AEIC) del hipotálamo lateral (HL), en el haz prosencefálico medial (HPM), facilita los procesos de aprendizaje y memoria en una amplia variedad de paradigmas tanto en ratas jóvenes como en viejas. Algunos datos apoyan la idea de que el efecto de la AEIC del HL parece estar relacionado con las propiedades arousalizantes del sistema de refuerzo del HPM. La memoria es un proceso activo y complejo que implica diferentes estadios, como la adquisición de la información a través de los sentidos que constituye necesariamente el primer paso, la cual es seguida por el proceso de consolidación, que conlleva a su estabilización de forma gradual, y la recuperación que reactiva las memorias almacenadas para que puedan ser usadas como guía de la conducta. Se ha podido demostrar que diversos tratamientos activadores han demostrado una dependencia temporal de sus efectos facilitativos sobre diferentes estadios de los procesos de aprendizaje y memoria. Para evaluar los posibles efectos diferenciales de la AEIC del HL sobre la consolidación y la recuperación de la información se entrenaron grupos independientes de ratas Wistar en una sesión (30 ó 50 ensayos) de la tarea de EV2 (sesión de adquisición). Inmediatamente después de esta sesión de entrenamiento, los sujetos de los grupos post-AEIC recibieron el tratamiento de AEIC (2500 trenes al 100% de la intensidad óptima individual). Para evaluar el nivel de retención de la respuesta aprendida, todos los animales recibieron una sesión adicional de condicionamiento 24 horas después de la sesión de adquisición (sesión de retención). Inmediatamente antes de dicha sesión, los sujetos de los grupos pre-AEIC recibieron el tratamiento de AEIC. Debido a que los efectos de la AEIC sobre la memoria parecen depender del nivel de ejecución inicial mostrado por los sujetos, se decidió dividir cada uno de los grupos experimentales en dos subgrupos que fueron sometidos a 30 o a 50 ensayos de condicionamiento. El tratamiento administrado inmediatamente después de la sesión de adquisición (post-AEIC) facilitó la retención a las 24 horas del condicionamiento de EV2, en ambas condiciones de entrenamiento (30 y 50 ensayos). En contraste, el tratamiento administrado inmediatamente antes de la sesión de retención (pre-AEIC) no facilitó la ejecución de los animales en esta sesión. También observamos que el tratamiento post-AEIC mostró unos efectos facilitativos más potentes sobre la ejecución de los animales durante la sesión de retención que los mostrados por el incremento de 20 ensayos en el entrenamiento inicial Los efectos activadores de los sistemas de refuerzo cerebrales podrían afectar a múltiples sistemas de arousal. A pesar del hecho de que cada sistema de arousal podría desempeñar un papel específico en la activación cerebral y en el procesamiento de la información, diferentes datos indican que la presencia de múltiples estructuras activadoras podría compensar funcionalmente la activación de otros sistemas. Considerando que la activación del HPM aumenta la memoria y modula el arousal cerebral, la AEIC del HL podría compensar el déficit mnésico generado por la hipofuncionalidad de alguno de los sistemas de arousal, como por ejemplo el inducido por la lesión bilateral del núcleo parafascicular del tálamo (PF). De hecho, algunos experimentos han mostrado que es posible inducir una recuperación funcional del deterioro observado tras la lesión del PF mediante la administración crónica de análogos de la ACTH(4-9), e incluso con la administración de anfetamina. Para evaluar si la AEIC del HL post-entrenamiento era capaz de revertir el déficit en el condicionamiento de EV2 inducido por la lesión bilateral del PF, tanto en ratas jóvenes como en viejas, se entrenaron 142 ratas en una sesión diaria de 30 ensayos de la tarea de EV2, hasta que cada animal alcanzó un criterio de aprendizaje previamente fijado. Se establecieron 4 grupos experimentales tanto en las ratas jóvenes como en las ratas viejas: (1) ratas que recibieron el tratamiento de AEIC después de cada una de las sesiones de condicionamiento (AEIC) ; (2) ratas con lesiones bilaterales del PF (L); (3) ratas con lesiones del PF pero que recibieron también el tratamiento de AEIC después de cada una de las sesiones de condicionamiento (L+AEIC) y (4) ratas que no recibieron ni lesión ni AEIC. El tratamiento de AEIC no sólo revirtió el déficit provocado por la lesión bilateral del PF, sino que también facilitó el aprendizaje en las ratas lesionadas. Este efecto fue más potente en las ratas viejas. Así, el tratamiento de AEIC podría compensar el déficit inducido por la hipofuncionalidad de alguno de los sistemas de arousal, como por ejemplo aquel que implica al PF. Intracranial self-stimulation (SS) of the lateral hypothalamus (LH), in the medial forebrain bundle (MFB), facilitates learning and memory processes in a wide variety of paradigms in both young and aged rats. Some data support the idea that the LH-SS facilitative effect seems related to the arousing properties of the MFB reward system. Memory is an active and complex process that covers different stages such as acquisition, consolidation or retrieval. Acquisition of information through the senses is necessarily the first step, which is followed by consolidation, an active process for storing the information just acquired. The retrieval could reactive these stored memories which then can be used to guide behavior. It has been demonstrated that the facilitative effects of several activatory treatments on different learning and memory stages depend on the time of administration with regard to training. To evaluate possible differential effects of lateral hypothalamic SS on memory consolidation and retrieval, independent groups of Wistar rats were trained in a single session of two-way active avoidance task acquisition session) and tested 24 h later (retention session). The post-ICSS groups received an ICSS treatment immediately after the acquisition session, and the pre-ICSS groups received the same treatment immediately before the retention session. Because the ICSS effects on memory seem to be dependent on the initial performance level shown by the subjects, the possible influence of initial training (number of trials) on ICSS effects was also studied. Therefore, we used different control and experimental groups, which received either 30 or 50 trials in the acquisition session. Post-training ICSS facilitated the 24-h retention in both training conditions (30 and 50 trials). In contrast, pre-retention ICSS treatment did not facilitate performance in the retention test. We also observed that post-training ICSS was more effective for improving the 24-h retention than increasing the initial training from 30 to 50 trials. These findings confirm that ICSS treatment improves memory consolidation and suggest that it might not affect memory retrieval mechanisms. The activatory effects of brain reward systems could affect to multiple arousal systems. Despite the fact that each neurochemical arousal system could play a specific role in brain activation and information processing, several data indicate that the presence of multiple activating structures may compensate for the loss of certain components. So, it is plausible that the functional lack of one of the arousal systems could be functionally compensated by the activation of other systems. Since MFB activation enhances memory and modulates brain arousal, the LH-SS could be a way to compensate memory-deficits generated by the hypofunctionality of some of the arousal systems, i.e. induced by parafascicular nucleus (PF) damage. In fact, some experiments have shown that it is possible to induce a functional recovery of PF-lesion-induced effects after administration of amphetamine or ACTH(4-9) analogs. To evaluate whether SS ameliorates conditioning deficits induced by PF damage in young and aged rats, 142 animals received a daily single session of two-way active avoidance until to achieve a fixed criterion. Four experimental groups were established in both young and aged rats: 1) SS treatment after every conditioning session (SS groups), 2) Pre-training PF lesions (Lesion groups), 3) PF lesions and SS treatment (L+SS groups) and 4) Control groups. SS treatment not only canceled the detrimental effects of PF lesions, but improved conditioning in lesioned animals (L+SS groups). This effect was more powerful in aged rats. SS treatment could compensate memory deficits generated by hypofunctionality of some arousal systems, as the one involving PF.