Efecto del estímulo masticatorio y estrés agudo sobre la interleuquina 6, la memoria y el aprendizaje espacial en ratones Balb/c

Introducción. El estrés agudo altera la memoria y aprendizaje espacial y la expresión de la interleuquina 6 (IL-6), mientras que el estímulo masticatorio evitaría dichos efectos. Objetivo. Determinar el efecto del estímulo masticatorio y el estrés agudo sobre la expresión de interleuquina 6, la memoria y el aprendizaje espacial en ratones. Métodos. Experimento con 70 ratones albinos machos de 2 meses de edad de la cepa Balb/c que fueron distribuidos aleatoriamente en grupo A1: estrés agudo 1 hora; grupo A2: estrés agudo 1 hora + estímulo masticatorio 1 hora; grupo B1: estrés agudo 2 horas; grupo B2: estrés agudo 2 horas + estímulo masticatorio 2 horas; grupo C1: estrés agudo 3 horas; grupo C2: estrés agudo 3 horas + estímulo masticatorio 3 horas; y grupo D: sin intervención. Durante 3 días, se evaluó la memoria y el aprendizaje espacial en el laberinto acuático de Morris. La IL-6 fue determinada mediante ELISA. Resultados. La IL-6 fue mayor en el grupo B2 vs los demás grupos (p < 0,001). Además, en el primer día de evaluación, la adquisición de memoria y aprendizaje espacial fue menor en el grupo A1 vs A2 (p = 0,042). Conclusión. Solo en el primer día de evaluación encontramos que el estímulo masticatorio previno la disminución de la adquisición de memoria y aprendizaje espacial en ratones sometidos a estrés agudo de baja intensidad. Los resultados en general no fueron concluyentes sobre el efecto del estímulo masticatorio. Además, la IL-6 fue mayor en el estrés + el estímulo masticatorio (grupo B2) sobre el resto.

Introduction. Acute stress alters memory and spatial learning and the expression of interleukin 6, the chewing stimulus would prevent these effects. Objective. To determine the effect of chewing stimulation and acute stress on the expression of interleukin 6 and memory and spatial learning in mice. Methods. Experiment where 70 male albino mice of the Balb/c of age 2 month were randomly distributed into: Group A1: acute stress 1 hour; Group A2: acute stress 1 hour + chewing stimulus 1 hour; Group B1: acute stress 2 hours; Group B2: acute stress 2 hours + chewing stimulus 2 hours; Group C1: acute stress 3 hours; C2: acute stress 3 hours + chewing stimulus 3 hours; Group D: without intervention. For 3 days, spatial memory and learning were tested in the Morris water maze. Interleukin 6 (IL-6) was analyzed by ELISA test. Results. IL-6 was higher in the B2 group vs the other groups (p<0.0001). In addition, on the first day of evaluation, the acquisition of spatial memory and spatial was lower in the A1 vs. A2 group (p=0.042). Conclusión. Only on the first day of evaluation, we found that the masticatory stimulus prevented the decrease in memory acquisition and spatial learning in mice subjected to low-intensity acute stress. The results were generally inconclusive on the effect of masticatory stimulation. In addition, IL-6 was higher in the stress + masticatory stimulus (group B2) over the rest.

Análisis de tareas para las funciones espaciales en niños escolares con diagnóstico de TDAH / Analysis of Tasks Used for Assessment of Spatial Function in Schoolchildren with ADHD / Análise de tarefas para as funções espaciais em crianças escolares com diagnóstico de TDAH

Resumen Objetivo. Identificar y precisar las dificultades en funciones espaciales que presentan los niños con TDAH en edad escolar. Método. Se evaluaron 24 niños, entre los 6 y los 12 años de edad, con diagnóstico de TDAH. Todos los niños fueron evaluados con tareas gráficas, tareas verbales y tareas constructivas, incluidas en las pruebas Evaluación Neuropsicológica Infantil, Evaluación Neuropsicológica de la Integración Espacial y Evaluación Neuropsicológica del Éxito Escolar. Resultados. El análisis clínico realizado al desempeño de los niños mostró dificultades no solo en el manejo de la proporción, la integración y al dibujar ángulos, sino en el uso adecuado del espacio e inversión. Las dificultades espaciales estuvieron acompañadas de otras de índole regulatorio, tono de activación, motoras y cinestésicas. Los participantes con mayor número de errores fueron aquellos de menor edad. Conclusión. Los niños con diagnóstico de TDAH pueden presentar dificultades en el desarrollo de las funciones espaciales, por lo cual se hace necesario que la evaluación neuropsicológica incluya un análisis profundo de esta dimensión cognitiva, que permita indagar la naturaleza de estas dificultades y su posible relación con el desarrollo de otras funciones.

Abstract Objective. Identify and detail the difficulties in children with attention deficit disorder in spatial function tasks. Method. 24 school children between 6 and 12 years old with diagnosis of attention deficit disorder were included in the study. Neuropsychological tasks used in the study were divided in graphic tasks, verbal tasks and a constructive task, all of them included in the Neuropsychological Evaluation for Children, Neuropsychological Evaluation of the Spatial Integration and Neuropsychological Evaluation of School Success assessments. Results. Analysis of the results has pointed out specific errors in graphic tasks such as disproportion, disintegration, difficulties with angles, problems with usage of space and inversions. Younger participants with complex neuropsychological syndromes committed more mistakes. The spatial difficulties were accompanied by regulatory, activation, motor and kinesthetic difficulties. The participants with higher frequencies of error were those of lower age. Conclusion. The results show that children with attention deficit disorder diagnosis may have difficulties in the development of spatial function; therefore, it is necessary to include a more profound neuropsychological analysis of the domain that allows the investigation of the nature of the difficulties and its plausible relation to the development of other functions.

Resumo Escopo. Identificar e reconhecer as dificuldades em funções espaciais que apresentam as crianças com TDAH em idade escolar. Metodologia. Foram avaliadas 20 crianças masculinas e 4 femininas, com idades compreendidas entre os 6 e 12 anos de idade, com diagnóstico de TDAH. Todas as crianças foram avaliadas com tarefas gráficas, tarefas verbais e tarefas construtivas, incluídas nas provas Avaliação Neuropsicológica da Integração espacial e Avaliação Neuropsicológica do Sucesso Escolar. Resultados. A análise clínica realizada aos desempenhos das crianças, mostraram dificuldades de desproporção, desintegração, dificuldade para desenhar ângulos, uso inadequado do espaço e inversão. As dificuldades espaciais estiveram acompanhadas de outras de natureza regulatória, tono de ativação, motoras e cinestésicas. Os participantes com maior número de erros foram aqueles de menor idade. Conclusão. As crianças com diagnóstico de déficit de atenção podem apresentar dificuldades no desenvolvimento das funções espaciais, pelo qual é preciso que a avaliação neuropsicológica possa incluir uma análise profunda de esta dimensão cognitiva, que permita indagar a natureza de estas dificuldades e sua possível relação com o desenvolvimento de outras funções.

Efecto de la masticación sobre la memoria y aprendizaje espacial en ratones adultos y seniles / Effect of chewing on memory and spatial learning in adult and senile mice

Resumen Introducción: La masticación es una actividad periférica que influye positivamente sobre el sistema nervioso central (SNC). Sin embargo, a pesar de los diferentes estudios realizados, aún no está claro cómo la masticación afecta a los procesos cognitivos. Debido a ello se buscó determinar el efecto de la masticación sobre la memoria y aprendizaje espacial en ratones adultos y seniles. Materiales: Se empleó un grupo de 16 ratones adultos y de 16 ratones seniles que fueron aleatorizados en 2 subgrupos de 8 ratones cada uno. Un subgrupo se alimentó con dieta granosa convencional para ratón (subgrupo masticación normal), el otro subgrupo se alimentó con dieta en polvo (subgrupo masticación deficiente). Durante 2 meses se sometió a cada subgrupo a su dieta respectiva. Se evaluó en el laberinto acuático de Morris a los ratones adultos a los 7 meses de edad y a los seniles a los 12 meses de edad, mediante la fase de adquisición y de fase de recuperación de memoria y aprendizaje espacial. Resultados: Los ratones adultos, con masticación normal, mostraron mejor adquisición de memoria y aprendizaje espacial con respecto a los ratones con masticación deficiente en el primer día de evaluación (p = 0,035). Al agrupar a los ratones bajo el mismo tipo de masticación se encontró, en los subgrupos bajo masticación normal, una mejor adquisición de memoria y aprendizaje espacial en el subgrupo adulto sobre el subgrupo senil (p < 0,05). Conclusiones: La masticación normal tuvo un efecto positivo sobre la adquisición de información espacial en los ratones adultos.

Introduction: Chewing is a peripheral activity that positively influences the central nervous system (CNS). However, despite the different studies carried out, it is still not clear how chewing affects cognitive processes. Because of this, was trying to find the effect of chewing on memory and spatial learning in adult and senile mice. Methods: A group of 16 adult and senile mice were randomized into 2 subgroups of 8 mice each group. One subgroup was fed with conventional grainy diet for mice (normal chewing subgroup), the other subgroup was fed dietary powder (deficient chewing subgroup). During 2 months each subgroup was submitted to their respective diet. Adult mice at 7 months of age and senile at 12 months of age were evaluated in the Morris' water maze; through of the acquisition phase and the probe test of memory and spatial learning. Results: Adult mice with normal chewing showed better memory acquisition and spatial learning with respect to mice with deficient chewing on the first day of evaluation (p = 0.035). When grouping the mice in the same type of chewing, in the subgroups under normal chewing, a better acquisition of memory and spatial learning was found in the adult subgroup on than in the senile subgroup (p < 0.05). Conclusions: Normal chewing had a positive effect on the acquisition of spatial information in adult mice.

Evolución de fenómenos básicos de aprendizaje en tareas de memoria espacial: Bloqueo, ensombrecimiento e inhibición latente en anfibios / Evolution of basic learning phenomena in spatial memory tasks: Blocking, overshadowing and latent inhibition in amphibians

En este artículo se describen desde una perspectiva comparativa los fenómenos de bloqueo, ensombrecimiento e inhibición latente, enfatizando su presencia en tareas de aprendizaje espacial. Estos fenómenos de aprendizaje, ampliamente observados en otras clases de vertebrados e invertebrados, han sido recientemente descriptos por primera vez en anfibios, un grupo de vertebrados con un cerebro filogenéticamente antiguo. Tomando como modelo al sapo terrestre Rhinella arenarum, se revisarán los tres fenómenos de aprendizaje asociativo mencionados en una situación de aprendizaje espacial: (1) bloqueo entre claves visuales asociadas a una meta, (2) ensombrecimiento de una clave visual lejana por la presencia de una clave cercana y (3) inhibición latente debida a la pre-exposición a una clave visual. Todos los entrenamientos se llevaron a cabo en una arena circular de color blanco, utilizando agua como recompensa. Dentro de la arena, se distribuyeron cuatro piletas de acrílico en forma de cruz contra las paredes laterales (sólo una tenía acceso a la recompensa). En las paredes interiores de la arena circular se colocaron varias señales visuales para guiar a los animales. Los resultados obtenidos en sapos indican que estos fenómenos, observados previamente en aves y mamíferos, también se encuentran en este grupo (utilizando un paradigma de aprendizaje espacial con claves visuales cercanas y lejanas). Este primer registro en anfibios sugiere que los mecanismos biológicos de estos fenómenos de aprendizaje han surgido muy tempranamente en el curso de la evolución de los vertebrados totalmente terrestres y que los mismos han sido fuertemente conservados. El análisis comparado de estos hallazgos contribuirá a mejorar el entendimiento de los mecanismos biológicos que subyacen al aprendizaje espacial, en busca de patrones funcionales comunes con otras clases de vertebrados y potencialmente presentes en un ancestro común.

This article describes blocking, overshadowing and latent inhibition phenomena from a comparative perspective, emphasizing their presence in spatial learning tasks. These learning phenomena, previously observed in other vertebrates and invertebrates classes, have been recently reported for the first time in amphibians, a vertebrate group with a phylogenetically ancient brain. We use the terrestrial toad Rhinella arenarum as animal model to analyze the three mentioned associative phenomena in a spatial learning situation: (1) blocking between visual cues associated to a goal, (2) overshadowing of a distant visual cue by the presence of a nearby cue, and (3) latent inhibition generated by the pre-exposure to a visual cue. All trainings were conducted in a white circular arena, using water as reward. Inside the arena, four green acrylic container were distributed in a cross shape against the side walls (only one with access to reward). On the inner walls of the circular arena they were placed several visual cues for guiding animals. In all studies described in this article toads were partially dehydrated to motivate them to search for water. In the blocking situation, experimental animals had the rewarded container signaled by a visual cue on the wall above the container. In the second phase of training other visual cue was added. The results revealed that in these animals the prior training with only one of the visual cues blocked the association of the reward with the other cue, when both cues were then presented simultaneously to indicate the position of reward. In the overshadowing situation, experimental animals had from the beginning the rewarded container signaled by two visual cues on the wall, one to 10 cm right (named near cue), and the other placed approximately 70 cm to the left (between the adjacent pool and the opposite, named far cue). The results indicated that the location of a visual cue located away from reward was overshadowed by the presence of a nearby cue. Finally, in the situation of latent inhibition, animals of pre-exposed group had five previous training sessions, where a visual cue was presented without reward. Then, when in the subsequent training this visual cue signaled the reward, animals pre-exposed needed more sessions to reach the asymptote of learning compared to other non-pre-exposed animals. Therefore, the pre-exposure to the visual cue (i.e., unreinforced exposure to the stimulus) significantly retarded the acquisition, delaying the association of this cue with the reward. Taking into account that these phenomena have been observed previously in birds and mammals, this first record in amphibians (using a spatial learning paradigm with near and far visual cues) suggests that biological mechanisms of these learning phenomena have emerged very early in the course of the evolution of fully terrestrial vertebrates and that they have been strongly preserved. With regard to the underlying neural substrates, the relationship of the hippocampal formation with the processes of learning and spatial memory is a constant in all vertebrate species studied. Analyzing the particular case of amphibians, compared with other groups of tetrapods, their telencephalon has a simple organization (in the evolutionary sense non-derived). In this aspect, the medial pallium, region in the dorso-medial quadrant of the hemisphere, is considered homologous to the mammalian hippocampal formation (based on their topographic position, its interconnections with other telencephalic areas and neurohistochemical data). Heretofore, the dependence of spatial learning with the functioning of the medial cortex was thought to be a primitive character of amniotes. However, this feature can now be extended to the group of amphibians, as recently has been observed that the lesion of the medial pallium impairs spatial learning. Thus, the evidence collected until this moment in amphibians suggests that this relationship may have emerged earlier than previously thought. On the whole, the comparative analysis of these findings will contribute to a better understanding of the biological mechanisms underlying spatial learning, thereby looking for common functional patterns with other vertebrate classes, potentially present in a common ancestor.

Bloqueo y ensombrecimiento en un grupo de vertebrados filogenéticamente antiguo: los anfibios / Blocking and overshadowing in a phylogenetically ancient vertebrate group: amphibians

En este artículo se describe el estudio de los fenómenos de bloqueo y ensombrecimiento en una tarea de aprendizaje espacial en un anfibio, el sapo terrestre Rhinella arenarum. Ambos fenómenos de aprendizaje, ampliamente observados en otras clases de vertebrados, se describen por primera vez en un grupo con un cerebro flogenéticamente antiguo, como es el caso de los anfibios. Específicamente, se observó durante el aprendizaje espacial: (1) bloqueo entre claves visuales asociadas a una meta, y (2) ensombrecimiento de una clave visual lejana por la presencia de una clave cercana. Este hecho permite sentar un precedente para estudiar posteriormente los mecanismos biológicos que rigen el aprendizaje espacial, en búsqueda de patrones funcionales comunes con otras clases de vertebrados, potencialmente presentes en un ancestro común.

This article is a study of blocking and overshadowing phenomena in a spatial learning task tested in an amphibian, the common toad Rhinella arenarum. Both phenomena, previously observed in other vertebrates, are described for the first time in a group with a phylogenetically ancient brain - the amphibians. Specifically, it was observed during spatial learning: (1) blocking between visual cues associated to a goal, and (2) overshadowing of a distant visual cue by the presence of a nearby cue. This fact is a precedent for the study of the biological mechanisms that rules spatial learning, thereby looking for common functional patterns with other vertebrates, potentially present in a common ancestor.

Neuronal mechanisms of learning in teleost fish / Mecanismos neuronales del aprendizaje en los peces teleósteos

Se revisaron dos aproximaciones al estudio de la neurobiología del aprendizaje en peces teleósteos: lesiones cerebrales y estimulación química. Respecto al efecto de lesiones cerebrales, la literatura reporta que las ablaciones del telencéfalo producen deficiencias en habituación, mientras que las lesiones en el cerebelo afectan el condicionamiento clásico de retracción ocular y aprendizaje espacial (efectos similares observados en mamíferos sugieren que las funciones del cerebelo pudieron haber evolucionado tempranamente en la historia de los vertebrados). Áreas del Medium Pallium (MP) parecen ser vitales en el aprendizaje emocional de los peces; más aún, las funciones del MP aparentan ser similares a las de la amígdala en mamíferos. Con respecto a procesos neuroquímicos, los antagonistas de los receptores NMDA, mostraron afectar la adquisición de condicionamiento de evitación y miedo. Por último, el óxido nítrico y el guanosín monofosfato cíclico han sido relacionados con los procesos de consolidación del aprendizaje emocional.

Two predominant approaches for studying the neurobiology of learning in fish are reviewed: brain lesions and chemical stimulation. Habituation, sensitization, Pavlovian Conditioning, spatial behavior, and emotional learning are the specific processes analyzed. Regarding the effect of brain lesions, telencephalic ablations produced impairment of habituation learning; conversely, cerebellum lesions caused deficiencies in classical conditioning of eye-retraction and spatial learning (similar effects observed in mammals suggest that the functions of the cerebellum may have evolved early in vertebrate history). Medium Pallium (MP) areas have been identified as critical for emotional learning in fish. Furthermore, neurobehavioral functions of MP seem to be similar to the functions of the amygdala in mammals. Relating to neurochemical processes, NMDA receptor antagonists affected the acquisition of avoidance and fear conditioning in a dose-dependent manner. Alternatively, Nitric Oxide (NO) and cyclic Guanosine Monophosphate (cGMP) seem to be involved in the consolidation process of emotional learning.