UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRIDFACULTAD DE CIENCIAS BIOLÓGICAS

TESIS DOCTORAL

MEMORIA PARA OPTAR AL GRADO DE DOCTOR

PRESENTADA POR

José Sala Catalá

DIRECTOR:

Antonio Ruiz Marcos

Madrid, 2015

© José Sala Catalá, 1981

Influencia de la inmovilidad en el desarrollo de la corteza

cerebral de la rata y capacidad de recuperación de la misma

Jose Sala Catal~

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UNIVERSIDAD COMPLUTENSE

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INFT.UENCIA DE tA INMOVI'.IDAD F.N F. t DESARROLLO DE '.A CORTEZ-' CEREBRAL

DE LA RATA Y CAPACIDAD J)f. ~CUPERAC:ff?ti T1r ~·1 :"1I5MA

Departamento de Morfolog{a Microsc6rica Facultad de Ciencias Biol6~icas Universidad Complutense de Madrid

1984

E ![',!_ IC'>TE r; ,e,

,,

Colecci6n Tesis Doctorales. N2 8/84

@) Jose Sala Catala .

Edita e imprime la Editorial de la Universidad Complutense de Madrid. Servicio de Reprografia Noviciado, 3 Madrid-8 Madrid, 1984 Xerox 9200 XB 480 Dep6si to Legal: M-39673-1983

JOSE SALA CATALA

INFLUENCIA DE LA INMOVILIDAD EN EL DESARROLLO DE LA CORTEZA

CEREBRAL DE LA RATA Y CAPACIDAD DE RECUPERACION DE LA MISMA

D I RIG IDA POR ANTO~ Jp., RU I z MA~p{)~ · .. ~; t;::..~· . . .• ~ ,t. .' ~ .... ¥• • - ~

INVESTIGADOR Clfhtat-~P~ . . : ~ f~:-..: ~- ~~ )~ •~r' :·. • , '~ :

JEFE DEL DEPARTAMJ::!'fiO DE BIOfLH~h

DEL I NST I TUTO C4~~~~·;·i!f;l- (, S. I.e'~·;··:·'·-: ~~.:~;_·.~ ·• ... ~- ·_; .. ::' ! .-~~,~··(·.:~;~~-,;,.. .. , .~ ,. ~ . :

UNIVERSIDAD (OMPLUTENSE DE MADRID

FACULTAD DE (IENCIAS BIOLOGICAS, 1981

INFLUENCIA DE LA INNOVILIDAD EN EL DESARROLLO DE LA CORTEZA

CEREBRAL DE LA RATA Y CAPACIDAD DE RECUPERACION DE LA ~1IS~1A

vo ao

JOSE SALA CATALA

TRABAJO PRESENTAOO PARA OPTAR AL GRADO VE

DOCTOR EN ClENClAS BlOLOGlCAS POR LA UNl­

VERSlVAV COMPLUTENSE VE MAOR10, POR JOSE

SALA CATALA.

Madrid, 1981

EI. DIRECTOR DE LA 'l'ESIS

f

A m.t-6 padJte~ Pcpe u CaJrmcn

A. • :1teriaJ Bi olor;ico

c.rcrfusi6n de los a~imales

D.T6cnica HistoJor;ica

E.Obtenci6n de Dntos

F.Procesamiento de Datos

III. R:8SUL'l1ADOS

I.Efecto que la restricci6n de movimiento dcodc los 20 dias de edad tiene en el (iccarrollo de la Corteza Cerebral de la rata

II .Efecto tlc la rer,:t1·icci6n de movimiento c1<!Sd, los IJO y 80 d:i.rts cobrc Hl dcr;a­rrollo rle la Cortczn Cerebral

III.1~.fccto de la libcraci6n de anint:"tlcs en n~stri cci6n o. lo::; 40 ~: oO dinf;

IV. JJJ :3Clf~>J l"JN

1-J.a rcstricci6n rln movimiento a cd::ul tc:mnrana

2-PJasticida~ cortical en eda~es n~ultns

3-r.~od clor; t1 e d cnr~~si6n y recu·qeraci 6n corticales

4-J,a funci6n de la0 esninas dendrfticas del tallo apical de lnc llcuronas '1i­rarnidalcs

V. COl·lCLlJSIONES

VI .AGlt:AJ/t·.Cii'UEil'£0S

VII. i :I ;n.IOGJ:Ali'IA

Pacs.

12

13

14

17

18

20

26

34

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93

101

1 CJ

ll

INTRODUCCION

INTRODUCCION.

Los estudios sabre desarrollo del cerebra recibieron un

impulso importante cuando O.D.Hebb plante6 en 1949 el fen6meno de

la influencia de la experiencia sabre dicho desarrollo como un

problema de relaci6n entre el media ambiente y el comportamiento.

La importancia de es~e planteamiento estriba en que por

primera vez abre un enorme campo a la terapeutica del dana cere­

bral. Por otra parte, dado que el desarrollo del cerebra se reali

za de acuerdo con unos ciertos patrones (Valverde y Ruiz Marcos,

1969; Ruiz Marcos y Valverde, 1970), el llegar a conocer con pre­

cisi6n las interrelaciones entre los distintos tipos de estructu­

ras ambientales y el desarrollo de las estructuras y funciones

corticales nos colocar!a en una situaci6n id6nea para idear tera­

peuticas de recuperaci6n de lesiones morfol6gicas y funcionales -

cerebrales.

El punta de vista de Hebb de la acci6n de la experien­

cia sabre el organismo, describe el desarrollo de la flexibilidad

comportamental y la capacidad del organismo para hacer frente a

un problema en diferentes modas. Como ya he indicado, sugiri6 que

muchos aspectos relacionados con la conducta del indivfduo requi~

ren que el organismo sea consciente del tipo de relaciones entre

su ambiente y su propio comportamiento. La experiencia del orga­

nismo tiende a ampliar el rango de relaciones distintas con las -

cuales el organismo se familiarizar~. La capacidad para resolver

,,

- 2 -

problemas dentro de ese rango de relaciones, en caso de dafio cere

bral posterior, puede verse menos disminuida si el organismo es -

forzado a aprender estas relaciones anteriormente.

Hcbl> fue asi capaz de separar dos componentes de lo que

el llam6 "compo 'Ltam.{en.to in.tet.ig e.nte."; una componente que depende

de la experiencia temprana del organismo y otra independiente de

la experiencia, cuya supervivencia estaba condicionada a aspectos

de la lesi.on.

Asimismo demostr6 la importancia de la primera, compara~

do el aprendizaje en laberintos de ratas ciegas en la infancia,con

el de ratas hechas ciegas en edad adulta. concluy6 que estas ulti­

mas, conservaban mejor su capacidad de aprendizaje.Sugiri6 tambien

que el cerebra adulto seria menos sensible que el cerebro infantil

a los efectos comportamentales del dafio, apuntando con esta obser­

vaci6n la ltip6tesis de un "pe~Lodo c~lt.ico" de vulnerabilidad cere

bral.

En la actualidad, la idea de un"pe.~lodo c~lt.ico" en el -

desarrollo del cerebro, durante el cu~l y s61o durante el cual, el

sistema es sensible a la experiencia 1 est& en discusi6n. Ha contrf

buido a esto principalmente Isaacson con su observaci6n -

de que en muchos de los estudios confirmatorios de la mayor recup~

raci6n a edad temprana, no han sido controlados adecuadamente, ni

las diferencias en la extension de la lesi6n, ni el tiempo de rec~

peraci6n. Por otra parte, la recuperaci6n del dano cerebral apare~

- 3 -

temente puede variar con el ~e~~ usado. Cuando estas variables es

tAn bien controladas, no parece haber variaci6n con la edad. MAs

recientemente los trabajos de Rutldge y Col (1974) y Clylings y

Col (1978) han confirmado estas reservas.

Tambien debido a que se ha querido trabajar a niveles -

funcionales complejos: ~ompo~tam~ento, memo~ia, ap~e.ndizaje, sin

pasar en gran medida por el primer nivel morfol6gico, se han obte

nido resultados equ1vocos, tanto en lo que respecta al concepto -

" pe.Jt1.odo otl.ti~o" como en cuanto al papel de la experiencia adul­

ta en la recuperacion del dano cerebral.{Isaacson,l975: Kelche y

Will, 1978).

Nosotros pensamos que un buen abordaje de la problernat!

ca del desarrollo cerebral, requiere primero centrarse en aspec­

tos fundamentalmente morfol6gicos, tanto en cuanto las estructu­

ras son el sustrato de las altas funciones cerebrales.

En el trabajo morfol6gico desarrollado hasta ahora sobre

el problema que nos ocupa, se han utilizado fundamentalmente dos

enfoques.

El primer enfoque centra la problem,tica del desarrollo

y de la plasticidad con la experiencia en el estudio, durante el -

per!odo postnatal y de desarrollo temprano (supuesto per1odo crit! ''

co), de la influencia que ejerce la presencia o ausencia en el me­

dio ambiente de una estimulaci6n especifica sobre el desarrollo y

- 4 -

la plasticidad de una determinada estructura cerebral (hipotalamo,

distintas Sreas corticales, etc ••. ).

En este sentido los primeros trabajos de Valverde( ),

Globus y Scheibel (1967) y Hubel y Wiessel (1963) plantearon la evi

dencia de que la ausencia de estimulaci6n lum!nica afecta negativa­

mente el desarrollo del sistema visual.

Posteriormente Cragg (1975), Gyllenstein y Col (1965) ,Pa~

navclas y Col (1977), Borges y Berry (1976) entre otros, estudiaron

el efecto que el exceso de estimulaci6n o una situaci6n de estimula

ci6n constante, ejerce sabre la morfologia de distintas estructuras

celulares del cortex visual.

Por su parte Vrensen y de Cruet (1974) estudiaron los

efectos de deprinaci6n lum!nica a nivel de microscopia electr6nica

y Creenough y Col (1973) y Ryngo y Col (1975) estudian el efecto de

este tipo de deprivaci6n en otras ~reas de la corteza cerebral.

El segundo enfoque de los estudios de desarrollo utiliza­

do basta ahora, ha consistido en describir el efecto que una estimu

laci6n compleja no especifica, proveniente del media, ejerce sabre

el desarrollo y la plasticidrd del cerebra, considerado este en su

totalidad o en amplias partes sin una significaci6n anat6mica espe­

cial.

Aqu1 hay que citar los trabajos pioneros de Bennet y Col

- 5 -

(1964), Rosenzweig y Col (1962) y Schapino y Col (1970). Estos a~

tares descubrieron que el empobrecimiento o enriquecimiento del -

ambiente como ernisor de estirnulaci6n cornpleja, no espec1fica, se

correlacionaba bien con aumentos o disminuciones del peso de dis­

tintas partes del cerebra de animales experimentales respecto del

de los animales controles.

Por otra parte y con el objeto de ver que efecto tienen

sobre el desarrollo cerebral las situaciones carenciales, Dobbing

(1974) y Salas y Col (1974), empleando como situaci6n experimen­

tal la desnutrici6n, estudiaron el efecto que esta tiene sabre el

desarrollo cerebral. Mas recientemente Leuba y Col (1980) y ely­

lings y Col (1978) plantearon el estudio del desarrollo del cere­

bra, tanto cuando se inducen en edad neonatal, como cuando se in­

ducen en edad adulta, describiendo Clylings que incluso a edad

'adulta, este tipo de experiencias puede producir cambios en la

morfolog1a cortical. Resultados estes que, desde otro punta de

vista complementario han confirmado los trabajos de Ruiz Marcus y

col (1979) realizados en este laboratorio y referentes al efecto

que el hipotirvidismo inducido en la rata adulta ejerce sobre el

desarrollo cortical.

Estes enfoques tienen limitaciones que es importante

considerar para situar adecuadamente el planteamiento de esta Te­

sis Doctoral.

Los trabajos centrados en el estudio que distintos tipos

- 6 -

de est1mulos tienen sobre el desarrollo cortical, aparte de no e2

tudiar el efecto de los cambios de estirnulaci6n en el adulto, nos

dan una informaci6n insuficiente, ya que s6lo tienen en cuenta el

efecto de los est1mulos espec!ficos respecto de su ~rea cortical

{ejem.luz-~rea visual), no teniendo en cuenta la influencia que -

en este desarrollo pucden tener est!mulos de tipo no espec!fico

(ej. movimiento-area visual). Con esto se quiere indicar que la

arnbientaci6n necesaria para la deprivaci6n o la sobreestimulaci6n

arnbiental, por su artificiosidad (jaulas hermeticas, manipulaci6n

dif!cil, etc .• ) puede influir y de heche influye(ver tema de J.Sa

la, presentada en esta Facultad en Enero de 1979) en la interpre­

taci6n de los resultados obtenidos al estudiar efecto que un est!

mule, por ejemplo luz, tiene en el area cortical espec!fica, vi­

sual en este case.

Con csta pcrspectiva nos planteamos nuestro anterior

trabajo (Ruiz Marcos y col, 1979) que consisti6 en ver hasta que

punta el desarrollo de dos areas funcionalmente distintas del neo

cortex de la rata, las areas visual y motora, eran afectadas por

dos tipos de deprivaci6n ambiental: la obscuridad y la restricci6n

de movimiento.

Ruiz Marcos y Valverde en 1969 llegaron a descubrir "c6-

mo" un tipo de estfmulo espec!fico respecto de un area cortical

(luz-corteza visual) influ!a en el desarrollo de ~sta sin embargo,

ni los trabajos ya mencionados respecto al efecto de un tipo de es

timulaci6n global se han planteado "c6mo" la estimulaci6n no espe-

- 7 -

c!fica influye en el desarrollo de areas corticales que no son

primarias respecto de ellas.

Este es uno de tos problemas que se han pretendido -

resolver como parte de esta Tesis.

Las conclusiones de nuestro trabajo anterior fueron

muy orientadoras, puesto que clarificaron el papel relative de

la estimulaci6n espec!fica o no espec!fica sobre el desarrollo.

Qued6 clara que la restricci6n de movimiento ten!a un papel

predominante sobre el desarrollo de las ~reas tanto motora co­

mo visual. Las ratas que se encontraban en situaci6n de restric

ci6n de movimiento desde los veinte dias, frenaban su desarrollo

cortical tanto estuvieran en luz como en obscuridad.

Sin embargo en este trabajo de tesina, por la natura­

leza de la problematica planteada, s6lo estudiamos una edad (90

dfas) y s6lo dos areas corticales(la motora y la visual),ademas,

qued6 por investigar la capacidad de recuperaci6n o afecci6n del

cerebra cuando la situaci6n ambiental cambia a edades posterio­

res a veinte dfas. Par otra parte, poseemos en nuestro laborato­

rio metodos analiticos muy potentes que nos permit!an ampliar el

numero de variables y as! obtener mayor informaci6n. Teniendo en

cuenta todo esto, nos llegmnos a plantear nuevas preguntas que -

centran el objeto definitive de este trabajo de Tesis.

- l Aparte de la Corteza Visual (CV) y de la Corteza

- 8 -

Motora(CM), responde pl~sticamente a las situaciones ya mencion~

das el Cortex Sumatosensorial (CS)?.

- l Existe una "edad ~~l~l~a" a partir de la cual la -

corteza cerebral no responde a los cambios ambienta­

les?.

- l Existe un "pe~lodo ~~lti~o" a partir del cual, un

~rea cortical deprimida por una situaci6n experimen­

tal de carencia no puede ya recuperarse?, y en este

sentido •••.

- l Condiciona la edad del animal el grado de recuper~

ci6n o afectaci6n?.

- l Se deprime la corteza a nivel de toda la dendrita

apical (cedula como un todo) o a nivel de determina­

das capas?.

- l Se recupera la corteza a nivel de toda la dendrita

apical (como un todo) o a nivel de determinadas ca­

pas?.

Pensamos que las respuestas a estas preguntas supondr!an

una aportaci6n importante a la reciente especialidad de "NEUROB10-

L0GlA VEL DESARROLLO".

- 9 -

As1mismo y con objeto de contestar las dos ultimas

preguntas planteadas, estudiamos la distribuci6n que a lo largo

del tallo apical presentaban las diferencias absolutas en el Nu mero Medio de espinas por segmento de 50~, calculadas entre la

edad correspondiente y Ja edad de partida de la experirnentaci6n.

IJa cornparaci6n entre dos grupos de la misma edad respecto a la

edad comun de partida, uno de ellos "c.ontJr..ol" y el otro sorneti­

do a condiciones de restricci6n de movirniento, nos permit!an

responder a las dos ultimas preguntas.

Para este estudio se ha elegido (vease Material y Me­

todos) como un buen !ndice del desarrollo cortical las espinas

de las dendritas apicales de neuronas pirarnidales de la capa V

de ambas cortezas.(Vease figura 1).

Creemos que esta estructura es ideal para los estu­

uios de plasticidad y desarrollo corticales porque constituyen

el principal aparato receptor de las dendritas apicales de las

neuronas piramidales. Observadas por vez prirnera por Ram6n y -

Cajal en 1891 mediante el metodo de Golgi, en principio secue~

tion6 su existencia real. En 1959, Gray, empleando la microsco­

pia electr6nica demostr6 su efectiva realidad como estructuras

complejas sobre las que se establecen sinapsis de tipi I(segun

Gray, 1959) o asimetricas, (segun Colonnier, 1968).

Su papel funcional no es cornpletamente cornprendido

(ver las hip6tcsis: Chang, 1952; Rall, 1962,1970; Peters y Kai-

.... -·

"J

~ f.\

.. -

••

riGUHA I • Neurona Plramidal de la cape V d8 la Corteza motora

de una rata de 80 dlae de edatl.( m'todo de Golgl.ampl.xl70)

- 11 -

serman Abramof, 1970; Diamond y col.,1970), aunque est~ amplia­

mente constatada la plasticidad morfol6gica con que responden a

diversas situaciones experimentales: deprivaci6n visual(Valver­

de, 1967, 1971; Ruiz Marcos y Valverde, 1969; Globus y Scheibel,

1967 b), anucleaci6n (Globus y Scheibel, 1961, 1967; Valverde,

1968; Ruygo y col., 1975), deprivaci6n alimenticia (Salas y col.,

1974) o situaciones patol6gicas (Purpura, 1975; Ruiz Marcos y

col., 1979, 1980,,b,1981). Todo esto apunta a una importante sig

nificaci6n morfofuncional dentro de la corteza cerebral y que la

hace id6nea en estudios de plasticidad y desarrollo.

I /

MATERIAL Y METODOS

- 13 -

MATERIAL Y METODOS.

A - Material Biol6gico.

El animal experimental utilizado ha sido la rata no­

ruega (Ratlu4 no~vegicu4) de la raza Wistar, en nuestro propio

animalario.

Se utilizaron las crias procedentes de 12 ratas ma­

dres, cuyas camadas fueron igualadas a 8 crias cada una al dia

siguiente del nacimiento, con objeto de proporcionar a todos -

los individuos, las mismas posibilidades de desarrollo durante

los primeros 20 dias de vida, momenta en el que se efectuo el

destete de los animales.

Estes eran posteriormente trasladados a dos tipos de

jaulas. Un primer tipo de jaula standard, de dimensiones de 30

x 20 x 20 em, en la que se colocaban dos o tres animales del -

mismo sexo y en las que los animales poseian libertad de movi­

mientos. Y un segundo tipo de jaula, especialmente disenada en

nuestro laboratorio, para !estringir la movilidad de los anima­

les.

Las modificaciones introducidas en las jaulas standar

para provocar la "~e4t~ieci6n" consistlan en un doble suelo si- ''

tuado a 5 em del techo de la jaula, y tres paredes equidistan-

tes, que producfan en dicl1a jaula cuatro compartimentos iguales,

- 14 -

y por ultimo, una pared trasera progresivamente adaptable al

tamano del animal. Este ultimo detalle se ide6 para evitarsitu~

ciones extremas de confinamiento en las que la intensidad del -

ht~e~h provocara ulceras u otros efectos (Vease Tesina J.Sala).

Los animates fueron criados con una dieta adecuada e

igual en todos los casos, para, de este modo, evitar la influen

cia sabre la sinaptogenesis cerebral en general, y de manera e~

pecifica sobre el desarrollo de espinas dendr!ticas de las neu­

ronas piramidales de la capa V, que ejerce el factor alimenti­

cio, ya que ha sido ampliamente demostrado que distintos tipos

de alimentacion,. asi como diferencias en la dieta, originan va­

riaciones en la sinaptogenesis cortical (Cragg, 1972), Salas y

col., ( 197 4) •

B - Esquema exper_imental. (Figura 2) •

Se utilizaron un total de 84 ratas divididas en gru­

pos homogeneos, que fueron colocadas en las diferentes situaci2

nes experimentales a partir de los 20 dias(Vease figura 2).

Estas ratas fueron el objeto de tres experimentos que

designar~ por el arden en el que fueron realizados.

§~E~!:!~~!}!;;~_!·- consisti6 en mantener los dos grupos

de ratas en condiciones de "i-ibJteh" y "Jte6tltittg.idah"

hasta la edad de 120 dias e ir estudiando laevoluci6n

- 15 -

del efecto de estas condiciones sobre el desarrollo

cortical, sacrific~ndolas respectivamente a los 30,

40, SO y 120 d1as de edad, con objeto de estudiar -

su corteza cerebral a esas edades.

Se formaron pues en este experimento, un to

tal de 9 grupos: 5 "cont.Jtolea" sacrificados a los

20, 30, 40, 80 y 120 dlas, de cuatro ratas cada uno,

y 4 "Jte.&t.Jr.ingida-6" de 30, 40, 80 6 120 dlas, con 6

ratas cada uno.

§~E~E!~~~~~-~~- Consisti6 en mantener dos grupos de

animales en condiciones "contJr.olea" hasta los 40 y

80 d!as de edad, respectivamente, para posteriorme~

te conducirlas a situaci6n de "Jr.eat.Jr.icci6n" en jau­

las especiales.

El grupo "Jteht.Jtingido" desde 40 dias, era

paulatinamente sacrificado a los 50, 60 y 80 dias -

para estudiar la microestructura de la corteza cere

bral.

El grupo 11 lt£.6t.Jtingido" desde los 80 dlas, -

era enteramente sacrificado a los 120 dias.

Estudiabamos aqul 4 grupos{S0,60,80 6 120

d!as), de 4, 5, 5, 5 ratas respectivamente.

EXPERIMENTO 1

210 i\ J) I I

' zt 30

EXPERIMENTO 2

EXPERIMENTO 3

20

I 20

I 30

40

I t.O

A6 a&

iJ

so 60

80

50 60 10 10

EDAD (dias)

rJGURA 2 -. rs~uema experlm~ntal

CON TROLES

do

RES TRI NGI DOS

.~

CONTROLES

RES 1RI NGICOS

120

LIBERAOOS

120

RESTRINGIOOS

!00 flO 120

- 17 -

~!E!E!!~~!2-~~- Consisti6 en mantener en "~e&t~lccl6n"

desde los 20 d!as de edad a dos grupos de animales y

eran "tlbe~ada&" a condiciones controles paulatiname~

te a los 40 y 80 dias.

Al igual que en el experimento anterior, el -

primer grupo "llbe~ado" a los 40 d!as, se sacrificaba

a los 50, 60 y 80 dias, para su estudio microsc6pico.

El grupo "llbe~ado" a los 80 d!as, era estu­

diado a la edad de 120 d!as.

En los cuatro grupos(SO, 60, 80 y 120) emple~

mas 5, 5, 5 y 4 ratas, respectivamente.

C - Perfusion de los animales.

La perfusion de los animales se realiz6 a las edades

antes indicadas, mediante inyecci6n intraventricular de soluci6n

salina isotonica en cantidad suficiente para lavar completamente

las estructuras cerebrales, seguida de inyecci6n de formal al 10

por ciento neutralizaoo a pH de 1,i. Este pH ha sido considerado

(Merest y Morest, 1966) como el 6ptimo para la fijaci6n de las -

neuronas y es aquel con el que el metoda de Golgi ha dado sus me

jores resultados.

Previamente a la fijaci6n,todos los animales fueron p~

- 18 -

sados con objeto de confirmar la independencia del desarrollo -

global de los animales respecto a la dieta y situaciones exper!

mentales a las que estuvieron sujetos.

Tras extraer el cerebro, se proced!a a cortar las pa!

tes occipital y medic-frontal del misrno, que contienen las ~re­

as visual, motora y somatosensorial.

Las piezas tentan un grosor no mayor a 4 mm, e inclut

an los dos hernisferios, que eran estudiados por igual.

D - Tecnica Histol6gica.

Las "p-ie.za.&" fueron teii.idas segtin el rnetodo r~pido de

Golgi, de acuerdo con el proceder descrito por Cajal en 1911

consistcnte en el siguiente proceso:

- Fijaci6n durante dos d!as en 6o~maldehido al 10% neutrali­

zado a pH de 7.2.

Inmersi6n de la pieza durante tres d{as, en una soluci6n -

de oamio-die~omato potd~ico conteniendo 12 gramos de die~~

mato potd~ieo y un gramo de le-ido 6~mieo por cada 500 c.c.

de esta soluci6n, para cada pieza.

Breve lavado de la pieza en un pequeiio volumen de 6olu.ci6n

aeuo~a de nit~ato de plata al 0,75% y almacenamiento duran

- 19 -

tc 24 horas en la misma solucion argentica. Esto se reali

za en completa oscuridad.

Posteriormente al proceso descrito, la pieza de tej!

do se deshidrata en ateohot ab6oluto durante S minutos, embe­

biendose a continuaci6n en una mezcla 2:1 de pa~a6ina y va~eli

na para proceder al corte.

Dadas las caracter!sticas y posici6n en el corte de

los tallos apicales y con objeto de aumentar la probabilidad

de obtenerlos enteros, se obtuvieron secciones de 200~ de es­

pesor, valiendonos de un microtome de deslizamiento, los cua­

les eran lavados durante 15 minutes en aleohot ab~otuto. Des­

pues se transfer1an a te~pinol durante otros 15 minutes y por

Qltimo a xilol, tambien durante 15 minutes.

Los cortes se montaban, despues de eliminar el xilol,

cubriendolos con Caedax, no hacienda uso de cubreobjetosMedia~

te este metoda se consiguen tinciones completas de las celulas

nerviosas cuyos somas, dendritas, axones no mielinizados y fi­

nas arborizaciones terminales, aparecen de color pardo oscuro

sobre un fondo amarillento rojizo.

El valor de la tecnica de Golgi reside en el hecho de

que solo un pequefio porcentaje de las neuronas se tifien,lo cual

permite el estudio completo de las celulas individualizadas.

La visualizaci6n clara de los tallos apicales de las

- 20 -

neuronas piramidales con sus espinas dendriticas(figura 3) ,peE

mite realizar un estudio cuantitativo fiable de las misrnas.

E - Obtenci6n de datos.

De cada uno de los grupos experimentales se el!

gi6 una muestra al azar, compuesta de 20-30 tallos api­

cales completes y bien tefiidos, es decir, que reunian -

buenas condiciones para el contaje de las espinas,toma­

da de la poblaci6n de tallos apicales pertenecientes a

neuronas piramidales de la capa V. Con objeto de elimi­

nar en lo posible el efecto que un animal en particular

pudiera tener sobre los resultados obtenidos, se procu­

r6 repartir uniformemente el numero de neuronas entre -

los distintos animales estudiados. La delimitaci6n top2

gr~fica de las tres areas, visual, motora y somatosens2

rial (CV, CM, y CS), se ha heche ateni~ndose a los cri­

terios de Krieg (1946) (Figura 4). Las capas se han loce

lizado de acuerdo con la distribuci6n y proporciones de

das por Rose.( ) •

como ya indicabamos en la introducci6n, donde -

justificabamos las variables a considerar en este estu-

IGURA 3 - Detalle del Tallo Apical de una Neurona Pirarnidal de la capa V de la Corteza Visual.(Metodo de Golgi rapido. ampl. x 500).

FiKure 1

FIGURA 4- Delimitaci6n topogr!fica de las areas corticales. ~egan Krieg, W.J.S.(1946)]

- 23 -

dio, estas son tres:

1) - El Nlimero Media de espinas dendr!ticas par Tallo

Apical.

2) - El Namero Media de espinas dendr!ticas por seg-

menta de SOu a lo largo del tallo.

3) - La Diferencia de Numero Media de espinas dendrf-

ticas por segmento de SOu a lo largo del tallo,

entre dos edades sucesivas.

El investigador toma como dato el numero de esp!

nas existente en cada segmento de SO~ de tallo apical, -

contadas a partir del soma neuronal mediante un micros-

copio Zeiss Standard.14. El contaje se efectu6 con un au

mente de x 500 y con la ayuda de un microtome ocular pr~

viamente calibrado.

~ :~-- . .

Estos datos son it: ~:.roducJ.no~ ~r; ~; ~~~;~~F+4 perm~ l ; ...

nente de disco de un ordenador PDP-11/40 en forma de fi-

cheros (vease figura 5), de forma que cada fichero alma-

cena los datos correspondientes a una edad y condici6n -

experimental determinadas, con objeto de poder ser proc~

sadas posteriormente con el sistema de Programas del De-

partarnento.

Cada fichero contiene los datos correspondientes

RATA EDAD CD I I I

63 I 120 I 1 I 63 I 120 I 1 I 63 I 120 I 1 I 63 I 120 I 1 I 63 I 120 I 1 I 64 1 120 I 1 I 64 I 120 I 1 I 65 I 120 I 1 I 65 I 120 I 1 I 65 I 120 I 1 I 65 I 120 I 1 I 45 I 120 I 1 I 6S I 120 I 1 I 65 I 120 I 1 I 65 I 120 I 1 I 65 I 120 I 1 I 65 I 120 I 1 I 66 l 120 I 1 I 64 I 120 I 1 I

PAUSE --

. - f

SGl 502 SG3 SG4 SG5 SGo SG7 5G8 SG9 SlO S11 S12 513 514 S15 516 S17 518 S19 S20 CORT. SOM. PROF. I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

21 161 221 341 441 371 JOI 401 371 371 381 JOt OI OI or or or or or OI 17251 21 61 261 311 261 201 231 231 221 231 191 29r 20r 241 171 OI or Ol OI OI 1650! 2I lSI 32I 351 361 271 231 3JI 291 201 201 01 OI 01 OI 01 OI 01 OI OI 17251 31 191 241 34I 36I 251 31I 34I 321 2BI 201 181 221 OI OI OI OI OI OI or 16Sor 21 121 291 391 391 24I 261 301 29I 351 371 301 271 251 201 OI OI OI OI or 1575! 21 13I 34I 511 sot 46I sot 40t 38I J6I 3SI 441 40t 361 381 OI 01 OI or 01 16501 01 SI 29I 391 481 451 431 51I 501 421 401 43I 381 OI OI OI OI OI OI Ol 15751 11 111 261 35I 361 441 381 451 39I 381 39I 361 241 271 28I OI or or or or 14551 21 71 181 301 41! 351 391 40! 301 or or or or or or OI OI 01 or or 13501 21 31 221 421 461 501 451 48! 42I 421 471,401 or 01 OI or OI Ol or OJ 15001 21 181 381 411 30I 441 401 381 23r 281 OI OI OI OI 01 or or or OI OI 13501 4r 21I 301 341 36r 301 351 30r 301 311 OI OI 01 OI or or OI OI OI OJ 13501 21 lSI 371 441 411 391 311 281 241 20r 271 or 01 OI OI OI OI or OI OJ 13801 or 121 39I sot sor 381 38I 341 361 361 371 32I 35I 34I 2ax or or OI or 01 14251 1I 9I 281 33I 401 481 601 521 491 491 431 43J OI or 01 or OI 01 OI OI 12751 1I 231 281 301 36I 39I 341 :::'11 311 251 261 01 or 01 OJ OI OI or OI or 1soor 21 61 151 191 19I 381 301 311 341 331 401 37I 31I 29I 37I OI OI OI 01 OI 15001 11 41 15! 241 JBI 281 371 411 401 35J 291 201 lSI lSI OI OI OI 01 01 or 165or 31 111 201 301 431 451 581 SOI 341 441 381 361 381 321 281 01 OI 01 Q1 OI 16501

FIGURA 5 - Pichero de datos corraspondiente al Cortex Somatoaenaorial de un qrupo de ratas CONTROL de 120 dtas.

[ I 0 I 960! 0 I 9751 0 I 915! 0 I 9001 0 I 1<>05! 0 I 900! 0 I 8'70I 0 I 855! 0 I 8401 0 I B10I 0 I 675! 0 :r 7:551 0 I 7351 0 I B70I 0 I 6751 0 I 7501 0 I 9001 0 I 10201 0 I 9301

~ .l-..

NE\J

1 2 3 4

"'" .J

6 7 8 9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

/

- 25 -

a un grupo de animales de la misma edad y crecidos en la

misma condici6n experimental. Lleva un nombre de acuerdo

con un c6digo mnem6nico previamente establecido y est~ -

dividido en unidades independientes o "~eeo~d~", cada

uno de los cuales contiene toda la informaci6n correspo~

diente a un tallo apical, que es la siguiente, por orden

de escritura.(Figura 5).

zado, lo cual permite localizarle en un momento da-

do y conocer los pormenores de su desarrollo(peso,

carnada, etc).

- ~2~2-2~!-~~!~~!: a que pertenece esa neuroma.

- ~g~~E~-~~-~~E!~~~: en cada segmento de 50~ en que -

ha sido dividido el toJlo apical. ij~~·~riuo~e pr~vi! : ~-· 1 "'. • . •• .l·. l . • .. '-~ •

to un4 .lPngitud lll4.~+ri•ff 4~ lQC:U)P., P.e qa (l~J~~o si~io .. ·, .- . . ... . . : ;~ '::. .

para 20 segmentos, llen~ndose con ceros aquellos

segmentos en que no fue encontrada ninguna espina.

- ~~E~!2!-~~~~!-~~-!~_£2~~~!!: en el punto en que es­

t& localizada la neurona.

..

":..,

- 26 -

soma celular a la superficie cortical.

Fueron almacenados en una memoria del ordenador

de ficheros con un total de 320 tallos apicales para C!

da corteza de estudio, lo que hace un total de 960 ta­

llos estudiados.

F - Procesamiento de Datos.

Los datos organizados, como se ha descrito en el apart!

do anterior, fueron procesados segGn el siguiente programa FOE

TRAN:

Este programa se ha utilizado para calcular la

variable •N6mero de Espinas/Neuroma•, de un determinado

grupo de datos (fichero), realizando la comparaci6n es­

tad!stica de la misma, respecto a la de otro fichero de

datos dado.

su esquema de funcionamiento es el siguiente:

- Se facilita al ordenador el fichero (o ficheros) -

que queremos estudiar, los cuales se compondr{an,

como hemos dicho anteriormente, de "~eeo~d~", cada

- 27 -

uno conteniendo la informaci6n completa de cada ta-

llo apical.

- Basandose en la profundidad del soma neuronal y en

el espesor cortical total en este punto, el ordena-

dor selecciona s6lamente aquellas neuromas que cum-

plen dos requisites:

a) que su soma este contenido en la capa de est~

dio correcta.

b) tener el tallo apical completo.Tomados como -

tal,aquellos que llegan hasta una distancia -

de 1/4 del espesor total de la corteza cere-

bral.

- En todas y cada una de las neuronas correctq~~ ~l -. ; 1 • ... : ~ .. ·.. ::~

ordenador calcula la . VfUJable ~~,Qroet~~ )f•': ~f~l:' ~f~·:lS ol

lo larg~;.~o: ·tallo ~P~1·i~~ .. Y·~~·~~~··~~\lqrc~·:~·4h. ~i~!! do almacenados, para realizar con ·e~~~:: ~·~~f~:r tor­

mente, los siguientes calculos estadist:lcb~:"

- Media aritmetica de la variable citada.

- Desviaci6n tipica y varianza de este parametro.

- Adern§s el programa est~ preparado para facilitar

otros datos, como longitud media de las neuromas y

espesor medio de la corteza.

- El ordenador puede recibir como datos a analizar,los

,

- 28 -

correspondientes a un fichero o dos ficheros com­

pletes.

- 51 se le suministra un s61o fi~hero de datos, ca!

cula los valores de las variables antes descritas

pidiendo un nuevo estudio.

- En caso de serle suministrado dos ficheros de da­

tos, adem4s de calcular, para cada uno de ellos,

los valores de las variables antes descritas, co!

para estadtsticamente mediante el test "t" de

S~uden~ los valores encontrados por los dos gru­

pos de datos, diciendo si ha encontrado o no la -

diferencia estadtsticamente significativa y a que

nivel entre ellos(Figura 6).

- A continuaci6n calcula las diferencias porcentua­

les y absolutas(entre los segmentos de1 tallo ap!

cal corresp. ) de los NGmeros Medias de espinas

por segmento de 50~ entre los dos ficheros intro­

ducidos, dando la distribuci6n de las diferencias

porcentuales en una gr4fica (v~ase figura 7)y las

diferencias absolutas a la derecha num~ricamente.

Adem4s calcula la estadtstica de cada valor obte­

nido.

Un programa adicional del sistema, ofrecta la distrib~

ci6n del Nfimero Media de espinas por segmento de 50~ a lo la;

AREA DE ESTUOI07 SOHATOSENSORIAL

NUHERG DE GRUPOS'l'"'

CAPA DEL SOHA?,. 5

GRUPO CONTROL = *Hl20Xl.CS1

RATAS ANALIZADAS 110 63 64 6~ 6(1

NT a 19 NEC• 19 NC• 18 NIN•

LONG. HED. NC• 650.0 OS• 95,5 VAR• 9117.6

ESP INAS/NEUROHA• 391. OS• ~Q. VAR• 7980.

ESPINAS/111CRA• 0.680 DSa 0.129 VAR• 0.017

LONG .HEO.NIN• 450.0 OS• o.o VAR• o.o

ESP.CORTEZAa 1522.9 OS• 140.5 VAR•19734.2 -

GRUPO EXP, • *M120X9. CS1

RATAS ANAllZADAS 110 61 68 10 71 72

NT= 20 NEC• 20 NC• 20 NIN• 0

LONG. HED. NC• 622.5 OS• 69.7 VAR• 4861.8 1~ ~

ESP I NAS/NEURONA• 303. 1)9• 91. VAR• 6542.

ESPINAS/HICRA• o ...... DS• 0.119 VAR• 0.014

NINGUNA NEURONA INCOHPlETA

ESP, CORTEZ A• 1556.3 OS• 63.8 VAR• 4070, 7

ESPESOR• 0, 963 o. ~ •• 37 p < o.ooo

T ESPINAS• 3.199 o. F ,a 36 p < o.oos

ESP/HIC• 5,997 o .••• 36 P< 0.005

PAUSE --

FIGURA 6 - Resultados del ~rocesa~iento de dos ficheros de datos per el programa TO CAP(Part. l).

, ·. ~

£ S T U D 1 0 0 I F £ R E N C I A R £ L A T I V A E N R E t. A C I 0 N C 0 H D I S T A N C I A A L S 0 It A . GRUf>O CONTROL 14120X1.CS1 GRUPO EXP. l't120X9.CS1

Vl'tGC FLGC VHG£ FLG£ % FL% X 0 25 50 ?S 100 DIF TDIF PI'JIF GL I • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

1.13 o.s 1.7 0.9 o.os o.to ::!5 I * 0.1 o.li o.ooo 3? I I

12-1 ::.a 9.7 3.0 o.::o o.u ?S I • 2.4 1.:!0 o.ooo 3? I I

l6.c;t J,S 18.1 4.1 o.Jl o.o9 125 1 • a.? 3.40 o.oo:s 37 I 1

36.2 4.1 26.6 3.8 o.::!o o.o7 175 I • 9.6 J,S? o.oo5 l? I I

38.7 3.8 29.3 4.2 0.24 0.07 2::!5 I • 9.4 3.48 o.oos 37 I I

36.9 4.3 30.8 4.2 0.17 0.06 2?5 I • 4.1 2.14 0.025 37 l I

37.7 S.l 31.5 4.0 0.17 0,06 325 I • 6.2 1.99 o.o:so 3? I I

38.0 4.0 29.1 4.3 0.23 o.o7 375 I • 8.9 3.14 o.oo:s 37 I I (j) 34.2 3.7 31.2 ... 3 0.09 o.o:s "2~ I • 2.9 1.07 o.ooo 37 I 0 I

Jl,4 4.1 Jo.s 4.1 o.o9 o.o5 475 ! • 2.9 1,05 o.ooo 35 I I

33.6 4.7 :28.4 3.7 o.u o.o6 525 I • 5.3 1.87 o.o:so 33 l I

33.7 :s.o 26.9' 4.6 0.20 o.o? 57'5 I • 6.8 2.14 0.02'5 26 I I

29.3 s.a 24oJ 5.4 0.17 o.o1 425 I * :s.o lo41 o.ooo 18 I I

:!?.8 5.4 21.0 ?.9 o.24 o.os 675 I • 6.8 1· 74 o.ooo 12 I I

GISQ• 17.424 P< o.ooo

AREA DE ESTUOIQ?

FIGURA 7 • Resultados del procesamien~o de dos !icheros de datos por al proqrama TO CAP(P~rt. 21.

"

- 31 -

go del tallo apical, arrojando igualmente para cada valor la

Estadistica normal.

RESULTADOS

- 33 -

RESULTADOS:

Las variables elegidas para el presente estudio y en cuyos

resultados basamos las conclusiones finales del trabajo han sido:

A - Numero medio de espinas por tallo apical de las neuronas

piramidales de la capa V de las distintas 4reas cortica -

les estudiadas:A~ea vi6uat (CV), A~ea Moto~a (CM) y A~ea

SomeAtl&lca (CS).

B - Distribuci6n de la diferencia entre el nGmero medio de -

espinas por segmento de 50~, considerado a lo largo de

los tallos apicales de neuronas pertenecientes a animales

de una edad dada y las pertenecientes a la edad de parti­

da de la condici6n considerada.

Los resultados obtenidos del estudio de estas variables

han sido divididos, para su exposici6n, de acuerdo con los tres -

tipos de experimentos que componen este trabajo de Tesis y que se

refieren respectivamente, al estudio:

I) - Del efecto que la restricci6n de movimiento desde los 20

dias de edad tiene sobre el desarrollo de la corteza Ce­

rebral de la rata.

II) - Del efecto que en este desarrollo cortical produce la

restricci6n de movimiento, cuando esta se produce desde

los 40 y 80 dias de edad, y

- 34 -

III) - Del posible efecto que la liberaci6n de movimientos

tiene en la recuperaci6n cortical cuando esta liber~

ci6n se efectGa a los 40 y 80 d{as de edad, en anima

les cuyos movimientos han sido restringidos a los 20

d!as de edad.

En las gr~ficas quedan representadas mediante asteriscos

las diferencias estadisticamente significativas encontradas,ha­

ciendo uso del test de "t" de Student, entre dos condiciones da

das:

* significa: P < 0.05

** significa: P < 0.025

*** significa: P < 0.005

Las diferencias altamente significativas, P < 0.001 6 s~

periores no se han consignado por considerarse evidentes.

Las diferencias no significativas se han consignado como

N.S.

1- ~fecto que la restricci6n de movimientos desde los.20 d!as

de edad tiene en cl desarrollo de la Corteza Cerebral de -

la rata.

Como qued6 explicado en ••Material y Metodos" es-

- 35 -

ta variable es una buena representaci6n de la varia-

ci6n, durante el desarrollo del nGrnero de simapsis

en la corteza cerebral.

corteza visual.

La corteza cerebral de los animales controles(figura

B,a) presenta un patr6n global de crecimiento sinaptico cara~

terizado por un rapido aumento en el nfrmero de espinas por t~

llo apical hasta los 40 dias de edad, crecimiento que se est~

biliza a esta edad y que origina un "pla~ena" hasta los 120

dias.

En la corteza visual de los animales sometidos a res-

tricci6n de movimiento desde los 20 dias de edad, este patr6n

de crecimiento se ve alterado a partir de los 30 d{as(10 dias

despues de la restricci6n), de forma que a los 40 d{as, lad~

ferencia entre los numeros medics de espinas por tallo apical

de neuronas pertenecientes a animales restrinCJ-!49~~ ·t,·esp~cto .: (": .-i-

a con troles es ya altamente si9nificativa (p' ~: 0. QQ~) : Esta d!

ferencia aumenta debido a un ulterior descenso en el nGmero -

de espinas que se estabiliza a los 80 d!as.

Corteza motora.

El patr6n global de crecimiento sinaptico es distinto

(figura 8,~) respecto de la visual.

- 36 -

En este ~rea ya desde los 20 dtas se produce un fuerte

crecimiento global que continua hasta los 80 d!as, edad a par­

tir de la cual el crecimiento para, estabiliz~ndose el numero

medic de espinas por tallo apical.

La restricci6n de movimiento afecta este area de una -

manera m~s intensa que la visual, inici~ndose el efecto de la

restricci6n de movimiento a los 20 d!as, esto es1 desde el mis

mo momento en que el animal es sometido a restricci6n y diez -

dias antes que en el ~rea visual. Este resultado, por otra pa~

te es coherente con la significaci6n funcional atribuida a este

area cortical.

Corteza somatnsensorial.

En cste area cortical (Figura 8,c) no se inicia un fueE

te crecimiento en el numero medic de espinas hasta los 30 d!as,

edad a partir de la cual se intensifica el crecimiento de espi­

nas hasta los 80 dtas de edad. A partir de esta edad y hasta

los 120 dias, se observa un fen6meno de depresi6n, tan solo en­

contrado en este area cortical y confirmado por resultados pos­

teriores obtenidos en esta misma tesis.

Los efectos de la restricci6n de movimiento se inician

en este area mas tard1amente que en el area motora, comenzando

a partir de los 40 dias de edad. A partir de los 80 d!as se r~

gistra el mismo fen6meno de depresi6n anteriormente descrito

- 37 -

en controles, quedando debido a el muy deprimida este Srea

a los 120 d!as de edad.

Estos resultados confirman nuestra conclusi6n ant~

rior(Tesina) por lo que respecta al cv y CM y demuestran -

tambi6n la plasticidad del cs a la situaci6n experimental

de.restriccion de movimiento.

De otro lado nos descubren tambien un peculiar com

portamiento del cortex somatosensorial que apuntarta a un

proceso intr!nseco de dicho cortex de perdida de funciona­

lidad con la edad. Un trabajo reciente de J.P. Donoghue y

col.(l979) ha descubierto que parte del cortex motor y del

cortex somatosensorial de la rata se solapan. Pensamos que

una explicac16n coherente de la depresi6n del cs a partir

de 80 d!as, puede ser una perdida de funcionalidad intrin­

sicamente programada de la zona no superpuesta del CS(zona

en la que se han contado las espinas) quedando dicha funci~

nalidad cubierta por la parte solapada en el CM, en donde

se concentrartan las aferencias espectficas visuales del cs.

Esta explicaci6n viene apoyada por el ligero aumento de es­

pinas que experirnenta el CM en situaci6n de restricc16n a

partir de 80 d1as.

o - CONTROLES o -- RESTRINGtOOS OESDE 200.

CORTEZA VISUAL CORTEZA MOTOR A CORTEZA SOMATOSENSORIAL

! t I w ~ ·~ ·~ /~I SL'J ~ ,S 410 no i 450 , ... , - ... ~ I ' ... ,

! * ---I .. f '',, I .. r.::.. 'k,_ 1 l - 110 J • ........ I ------ • r , o. .... .... .-- ' '! I ....... f T ... , - ... 'i e - ....... ""t- - .. ,... • 1' T • ______ r d q

c: I

m ~ • II II 10 110 .. 10 10 • - 10 121 2D II 'II !1D 10 70 10 tO 100 nO 120 • II 'II Sll II 11t II) ta !CO l!IJ IZO

EOAO {dias) EOAO (dias) EOAO (dias)

Grafiea (a) Grafica (b) Grafica (c)

FIGURA 8 - Evol~ci6n del N• MEDIC DE ESPINAS/TALLO APtCAL con la edad en animales coneroles y con movtmiento restrin9idos desde loa 20 d. en Laa tres Areas corticalea estudiadas.

- 39 -

r.2) - Q!~!~!~~~!~~-~~!-~§~~!~-~~~!~-~~-~ee!~~~-e~E-~~q~~~=

!:2_g!L~Ql!_~_!2_!~!92-~~!_!~!!2_~e!£!!!_y_Q!§~!!~~£!~~

~~-!!_Q!!~!~~s!!_!~~2!~~~-~~-~!-~~~E2-~~~!~-~~-~ee!­

n~~-e2!_~~g~~~!2_~~-~Q~-E~~e~s~~-~-~Q-~!~~-~~-~~!~·

Aunque el estudio de la distribuci6n de espinas a -

lo largo de los tallos apicalesfValverde, Ruiz Marcos,1969)

ha sido probado como un potente medio de trabajo para estu­

diar la influencia de distintas situaciones carenciales

(Ruiz Marcos y Valverde,1970) o patol6gicas (Ruiz Marcos y

col 1979, Ruiz f1arcos y col, 1980) tiene sobre el desarro­

llo de la Corteza Cerebral, dado el car!cter espec!fico de

esta Tesis, de estudio del efecto de la restricci6n sobre

el desarrollo de distintas 4reas corticales, adem!s de rea

lizar el estudio de la distribuci6n de espinas a lo largo

de los Tallos Apicales, hemos visto conveniente realizar -

el estudio de la distribuci6n de las Diferencias absolutas

del numero media de espinas en cada segmento de 50~ respe~

to del que ten!a en el memento de someter al animal a la -

situaci6n experimental espec{fica, lo cual no solo nos da

un {ndice de la influencia de esta situaci6n, sino que nos

permite valorarla comparativamente en las tres ~reas corti

cales estudiadas, ya que la variable as{ creada, toma como

medida el nivel de partida de cada condici6n. Adem~s nos -

permite investigar la incidencia que la situaci6n experime~

tal tiene a nivel de las distintas capas de la corteza en -

las areas estudiadas.

..

- 40 -

Corteza Visual.

La figura 9,a y b, muestra la evoluci6n de las dis

tribuciones de espinas con la edad tanto en controles como

en restringidos; en estos Gltimos puede observarse clara­

mente la paralizaci6n de crecimiento(Fig. 9,b).

En la figura lO,a se puede observar la variaci6n -

que experimenta el incremento del n6mero medio de espinas

a lo largo de la Corteza durante el desarrollo, observand~

se que entre 20 y 30 dtas el desarrollo es importante en -

la capa IV.

Entre 30 y 40 d{as, la participaci6n m&s importan­

te al crecimiento se efectua en las capas III y II. A par­

tir de entonces, se pueden observar fen6menos de reestruc­

turaci6n, que afecta sobre todo a las partes superiores

del tallo apical.

Esto indica que la Corteza Kisual se ve afectada -

paulatinamente desde las capas m&s profundas a las m&s su­

perficiales: entre los 20 y 30 dtas se afecta la capa IV y

entre los 30 y 80 la III y entre 80 y 120 la II.

En los animales sometidos a restricci6n de movimie~

to este patr6n se halla profundamente alterado(Figura lO,b).

El crecimiento inicial en la capa IV no se ha producido, fa

\>':'~~ .. --

0 c: 0.. E Ot 0.. \It -"' g ·a VI • 0 ii • E c

~

IG

•

•

'II

Controles

.. x, ~~··-~ ....... . 'l • ..,;"'~""'t ... . ,, .... ")( ..

• fi/ ........ -~. f~~ •!.t I ~, .A\ /:1 \; '~)( ..

I ' \ \

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V 1 ' '- •, \ .. -, '· .. ·, ' ! -,_~~~·

fi

CORTEZA VISUAL

-20d­+30d-·-· X40d--·-· •SOd--·-·· A 120d--

so

'0

•

n

Restringidos (20d)

-·0. ..... -.~~.,. ,, . \,,,

.... ·~~·- \ .. \ "'~t:~~r-,. ~~~·', \ ;x• ' , ... . ~ . .,

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Oistancia al soma(~ l Oistancia al soma{,-. l

Grafica {a) Qrafica(b)

FIGURA '} - E:voluci6n de L.J. distr:U::~.::i6n ,1,d ~· ~'.EtltO DE E:Si'[N,\5/SEG~!E:-:To de SOc de t.J.llo a.plC.J.l en la COR'!'£::.\ \f!St;.\L de J.ni.males contt:ol~s r RestrinqJ.dos de movi.mi<.lnto des.::!e los .::o dt.:~s.

-20dc -­+30d XI.Od •SOd A12Qd

~

- 42 -

!lando posteriormente la intervenci6n de las restantes ca­

pas, perdi~ndose incluso entre 40 y 80 el pequefio increme~

to inicial localizado en la base de la capa III.

corteza motora.

La Figura 11, a y b, muestra los resultados obten!

dos.

La Figura(12,a)muestra c6mo el CM crece en contro­

les hasta 80 dlas en todas las capas y a partir de esaedad

basta 120, pierde espinas principalmente la capa IV y par­

te inicial de la III.

Se inicia pues un crecimiento que va implicando de~

de la parte inferior de la neurona basta la superior, hasta

80 dlas.

En animales restringidos desde los 20(Figura 12,b),

esto no se da en absoluto, ya que el crecimiento desaparece

a los 30 d!as en las capas IV y v. A los 40 d1as se inicia

un proceso de depresi6n general basta los 80 dlas, edad a

partir de la cual hay una ligera recuperaci6n general a lo

largo de todo el tallo.

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Oistaneia al ~ {'-t ) Oistancia al soma ( }l}

Gratica (c~ Grafica (d)

?IGORA lO • 01atr1b~ •Ge -~ DIFERENCI.\S en el N" HEOIO de E:SPINAS/SE:CMENTO de S011 de tallo apical ~:; ,;.o-··20 dt.:~s en La CORTEZA VISt:AL de animales Controles y Restringidos de movimisatc .~aQe los 20 d!.:~s.

+30d -20d-·­x 40cl .. 2Qd ---­.BOd - 20d -·-·-· .t.120d -20d--

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Gratica (a)

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Grafica (b)

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Oistancia at soma (,41 ) Oistancia al soma {ft)

Grafica (c} Grafica ( d l

FIGURA L2 - Evoluci6n de la <Hstri.buci.6n de las OIFE:?£NC:.;s en el N" MEO!O DE ESP!NAS/SEG}\E:~TO de tallo apical respccto ,. los 20 d!as co:t la cJad en la COR1'!::Z.; ~lOTOAA en .:l:tirr.alcs Controles }' Restri.ngidos de movlmlent~ Jasde los 20 dtas.

'I'

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- 46 -

Corteza somatosensorial.

En las graficas que muestran las distribuciones se

ve claramente la dcpresi6n caracteristica de esta corteza

entre 80 y 120 dias, tanto en controles como en restringi­

dos (Figura 13,a y b).

La topograffa del desarrollo observada en contro­

les (Figura 14,a) nos muestra que el r.s, al igual que en -

el CM, hay un proceso de progresiva contribuci6n al creci­

miento desde la capa v hasta la III, aunque aquf, si en un

principia es la V la que aurnenta algo, y el rcsto apenas -

varia o incluso disminuye {III), entre 30 y 40 dfas la g~­

nesis de sinapsos se concreta en las superiores:fuertemen­

te primero en la III y luego en la IV, y a partir de 80

dias hay una disminuci6n generalizada que afecta sobrc to­

do a la capil IV.

En animales con movimientos restringidos (Fig.14,b},

el crecimiento continGa hasta los 40 dfas. A partir de esa

edad se inicia un descenso generalizado hasta los 120 dias;

entre 80 y 120 dlas, tambi€n como en controles es la capa

IV la m5s deprirnida.

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Oistancia al soma (}C) Distancia at soma (,.1()

Grafica (al Gratica (bl FIGURA 13 • EvolucH!n de la distrlbuct~n del ~< ~lEDI~' DE ESPI~:,s.:sEG~IE~TO de tallo ..l<'LC:l~ cc~

9 la edad en la CORTEZ>. SO!'IA70SE~S ... 'RL",r.. ,le a:nmalcs O:cntr·..,lt!s y HestnnoiJ~s .:!.:- :nc•­Yimiento desde los :c J~~~-

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CORTEZA SOMATOSENSORIAL

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IV III

Oistancia al soma (,IC) Oistancia at soma (.U)

Grafica (c) Grafica (d)

FIGURA H - Evoluci6n de la distribuci.6n de lu OIFERE~CIAS en el ~· ~lEDIO de ESPINt\S.'SEG~lE!'>TC de t&llo apical respecto a los 20 d!as con La edad en la caRT~ZA so~~TOSE~SORIAL de animales Controles r RestringiJos de :!1<.1\'imlento desdt> lo!' 20 d!as.

II

~ ~

- 49 -

r.J> - ~~~~!~~!~~~~-~~E~~~!~~-9~~-~~-~e~~~~~~-~~-~~!~~

;:~§~!!:~S!Q§·

1) - Anirnales controles.

CV - El desarrollo es fuerte de los 20 a los

40 dlas, perm2neciendo estable a partir

de esa edad.

CM - El desarrollo cs claramente distinto de

la CV en el sentido de que A) crece pa~

latinamente desde 20 a 80, B) desde 80

comienza un proceso degenerative espon­

taneo.

CS - Comienza a desarrollarse de forma mas -

lenta que las otras dos y como en la Mo

tora, el proceso degenerative comienza

a los 80 dias siendo mas fuerte que en

esta.

2) - Animales Restringidos desde los 20 dfas.

CS - El efecto de la restricci6n se aprecia

a partir de los 30 dlas, en que se ini­

cia una parada general de la simaptoge­

nesis.

f

- 50 -

CM - El efecto de la restricci6n comienza a

partir de los 20 d{as, observ~ndose un

cierto proceso degenerative ulterior -

entre los 40-80 dfas y una posterior -

r~cuperaci6n.

CS - El efecto de Ld restricci6n comienza a

partir de los 30 dias,como en la visual,

pero contrariamente a lo que ocurre en

aquella ~rea cortical, hay un proccso -

degenerative que comienza a los 40 d!as

y continua hasta los 120 dias, edad en

que se alcanzan ~iveles inferiores a

los 20 dl.as.

De las graficas de distribuciones y su elaboraci6n en

graficas de diferencias, se observa que hay un cierto patr6n de

crecimiento tal, que la zona central crece mas que las latcralcs

en CV, mSs acusado en CM y distinto en cs.

Controles:

CV) - a) - El desarrollo pasa a los 40 dias y se mantiene

hasta por lo menos los 120 dias.

b) - La forma de las diferencias indican que hay un

patr6n de crecimiento que se mantiene constan­

te con la edad.

- 51 -

CM) - a) - El desarrollo no para a los 40 d!as; continua

hasta los 80 y decrece hasta los 120.

b) - La forma de las diferencias indica que hay un

patr6n de crecimien~o constante con la edad,

de tal forma que crecen mas las capas profun­

das que las superficiales.

CS) - a) - El desarrollo es analogo al de la Motora, o -

sea, no para a los 40 d{as e incluso la regr~

si6n que comienza a los 80 dias es mas fuerte

que en la Motora.

b) - Las normas de diferencias indican que el pa­

tr6n de crecimiento se conserva con la edad y

a diferencia de CM, van creciendo mAs las ca­

pas superficiales.

Restricci6n(20 d):

CV) - a) - La restricci6n afecta de 20 a 30 dtas mas a

las capas profundas que a las superficiales.

b) - De 30 a 40 d!as hay una recuperaci6n parcial

de las capas profundas, manteni~ndose cons­

tante el resto, pauta que se mantiene a lo -

largo de las edades estudiadas, excepto una

recuperaci6n parcial en capas profundas a los

CM) -

CS) -

- 52 -

40 d_'las, a la cual, dado lo bajo de la siyni­

ficaci6n obtenida en la comparaci6n, no se le

concede importancia decisiva, pudi§ndose afi~

marse ~ue !a afectaci6n dcbida a la rcstric­

ci6n es ligeramcnte superior en las capas prQ

fundas que en las superficiales.

Se observa una parada en el desarrollo entre

20 y 30 dias, que sc mantiene hasta los 40

dfas, decreciendo globalmente entre los 40 y

80 dfas, con una fuerte recuperaci6n de las -

cap.:1s IV, III y II y parte de la V, recupcra­

ci6n que coincide con la mayor depresi6n obser

vacla en la CS.

La rcstricci6n no ha afectado el desarrollo de

una milncra tan fuerte como en lvl.otora, contj_nua

crcciendo hasL1 40 d1ils, momento en cl que sc

produce una depresi6n global posiblemente a ex

pensas de la recuperaci6n observada en el &rea

motora (Ruiz Marcos y Valverde,1970). La simi­

litud en la forma de las curvas indica que la

dcprcsi6n a partir de 40 d!as, es homog~nea a

lo largo de todo el tallo, o sea, a lo largo -

de L::t corteza.

- 53 -

II - Efecto de la restricci6n de movimiento desde los 40

y 80 d!as sobre el desarrollo de la corteza cerebral.

Se ha representado esta variable sobre

la gr4fica correspondiente al anterior experimento y

de este modo obtener una percepci6n comparada de re-

sultados.

Corteza visual(Fig.lS,a)

Esta corteza responde r~pida e intensamente -

al efecto de restricci6n a ambas edades,con m5s inten

sidad incluso en la edad de 40 dtas, alcanzando a los

80 dtas niveles inferiores a los que ten!an animales

restringidos desde los 20 d!as,

Corteza Motora(Fig. lS,b)

Presenta un efecto evidente pero claramente -

diferenciado entre 40 y BO d!as. Mientras a los 40

dtas la restricci6n detiene la sinaptog~nesis, a los

90 dias produce un gran efecto depresor que alcanza -

los valores de las restricciones profundas.

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CORTEZA SOMATOSENSORIAL

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EDAD (dias) EDAD (dias) EDAO ( dias l

Grafic.a (a) Grafica ( b} Grafica ( c I

FIGi.!RA 15 - :::volucl.5:'l -=on 1.:~ ~daJ Jel ~F ~sr:·:J de ESP!:-U\5/'I'ALLO AP!CAL <i!n an1.malcs restrin.;idos de ~ovl~Lcnto a los 4J y SO J!~3 Je ed~d en :~s tres ~ra~~ corti=~l0s 0st~d~~Jas.

- 55 -

corteza Somatosensorial (Fig.lS,c}.

La restricci6n a los 40,aunque paraliza la sinae

tog~nesis, no parece deprimir hasta pasados los 60 d!as,

alcanz~ndose a los 80 los valores de las restricciones -

profundas. A los 80 dtas, el efecto depresor tambien se

registra, aunque no se alcanza el nivel de los restring!

dos profundos.

En estos expcrimentos de restricci6n desde los 40 y 80

dtas, se confirrna lit ausencia de "pelt.[odoJ.. t.f.m-i-te-6" para la pla§

ticidad del cortex; sin embargo, la afectaci6n f1.nal varta,depe~

diendo de si las correspondientes co.rtezas se hallan, durante el

experirnento, en pertodos de crecirniento o en per1odos de cstabi­

lizaci6n.

Si la restricci6n adulta se situa en un pertodo de aumen­

to nurnerico de espinas, la situaci6n experimental afecta parcia!

mente, pero si ocurre en perfodos de estabilizaci6n, el efecto -

e~ mas drastico.

Esta conclusi6n se verifica bien en CV, ya que incluso en

este §rea donde hay cierto aumento a partir de 80 d1as, el efec­

to de restricci6n no es tan intense como a los 40.

Tambien el CM presenta el fen6meno descrito.

,,

- 56 -

El CS no se ajusta tanto a este comportamiento; pensa­

mos que esto se debe a que la sinaptogenesis continuar!a in­

tensa hasta 60 d!as para luego descender a los 80. En cuanto

a la restricci6n a 80, deber{amos esperar una depresi6n inte~

sa que alcanzase a los restringidos profundos y no es as{.Es­

to puede ser debido al solapamiento de la depresi6n cortical

intr!nsecamente programada con la situaci6n experimental. La

· situaci6n experimental no puede actuar deaferenciando el CS -

con intensidad, puesto que previamente ya hay una deaferenci~

ci6n cortical intr!nsica.

Pensamos que el efecto de la restricci6n de movimiento

actua sobre el numero de espinas, disrninuyendo la estimulaci6n

no espec!fica necesaria para el crecimiento normal. Esta esti­

mulaci6n no espec{fica ser!a irnportante para mantener las esp!

nas en los per!odos de crecimiento y por tanto, de aumento de

la estimulaci6n espec!fica.

II.2 - Q!~~E!e~~!~~-~~!-~Q~~E~-~~~!~-~~-~~e!~~~-E~E

~~g~~~~Q-~~-~Q~-~-!Q_!~~gQ_~~!_!~!!Q_~E!£~!­

~-Q!~~E!e~~!~~-~~-!e_Q!~~E~~~!~-~~~~!~~~-~~­

~!-~g~~fQ_~~~!~-~~-~~E!~~~-E~E-~~~~~~~-~~-=

~Q~-E~2E~~~Q_e_!2~_1Q_y_~Q-~!~~-~2~~£2!~~·

corteza Visual.

La evoluci6n de las distribuciones -

- 57 -

puede verse en las gr~ficas de 1~ figura 16,a y b.

En ellas tambi~n est4 consignada la distribuci6n -

control que es punto de partida del experimento.

La figura 17,a y b, muestra la evoluci6n de

las diferencias entre el nG.ero medio de espinas a

lo largo del tallo apic~l a cada edad estudiada,re~

pecto de la de partida del experimento, 40 y 80 d.las

en este caso. Ade.ls, tambi'n se detallan las dife-

rencias de las correspondientes edades finales con-

trol respecto a las de partida (40 y 80); esto perm!

te conocer el patr6n de evoluci6n abandonado al col~

car a los animales en situaci6n experimental,o dicho

de otro rnodotla evoluci6n que se registrar{a de ha­

ber continuado los aaimales en la situaci6n de part!

da.

Lo m&s llamati"·' a destacar en la Figura 17,

a y b, es que tanto deade 40 como desde 80 d{as, el

efecto no parece poseer uf\a especificidad topogr.§fi-

ca sobre alguna capa, sin3 que la afecci6n se regis-

tra a lo largo de todo el tallo, dando una distribu-

ci6n final de diferencias, practicamente paralelas a

la distribuci6n control a 80 y120 d.las. Esto nos in-

dica que la restricci6n adult' incide sobre un patr6n

de espinas ya prefijado y que no abandona, de modo -

que la deprivaci6n de estimulal\i6n no espec!fica afec

ta a la neurona piramidal globa~mente.

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CORTEZA VISUAL -RESTRINGIOOS ( 40d}

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Oistancia at soma (,M)

Grafica (a)

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CORTEZA VISUAL-RESTRINGIOOS (BOd)

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Oistancia at soma ()( l

Grafica (b)

FIGURA 16 - Evoluc16n con la edad eel :-;• ~l!:Dt0 Je ESi'l~r\5 ·sr~~\E~T0 Je to1ll.: 3p.:al en la CORTEZA VISUAL de an1males restrinq1dcs Je :'lC\'l:":lle:-:tc- ..iesde lcs ~J ,!!as y SO diu de edad.

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CORTEZA Vt SUAL

RESTRI NGIOOS ( 40dl RESTRtNGIOOS (80d}

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Oistancia at soma (.M)

Grafiea (c)

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Oistaneia at some{}')

Grafica (d)

rtCUM !. 7 • E:voLuct6n c:on La edad de las C~:Fl::RE~:cL\5 en el ~· MEDIC de ES!' r:;;..sfS!::G~·:.:::>::-0 de :allo apical respecto a los .;o ~· 80 oi!as er. !a COR'I'tZA VISL'A.l.. c.le an11:1ales :-estrin':/1-;i:s J.: IIIOVlmi.ento desde los 40 ,. av i.!:t;;.

v. ~

- 60 -

Corteza Motora.

Las distribuciones obtenidas se muestran en

la Figura 18,a y b. Las diferencias halladas (Figu­

ra 19, a y b) muestran mas acusadamente si cabe, el

fen6meno descrito para la cv. Las distribuciones fi

nales tanto en controles como en restringidos exhi­

ben un fuerte paralelismo.

Si entre 40 y BO dias los procesos de sinae

togenesis se localizan preferentemente en las capas

IV y III, estas en la restricci6n resultan ser las

menos deprimidas. Lo mismo enfre BO y 120, si a esa

edad se produce un reajuste que afecta ala IV yiii,

en los restringidos, las diferencias mayores se al­

canzan en dichas capas.

Corteza Somatosensorial. (Figuras 20 y 21).

Las figuras 20 y 21 muestran como en las

areas anteriormente descritas, la evoluci6n de las

distribuciones y las diferencias entre cada edad y

la de partida.

Los resultados obtenidos son en todo simil~

res a los obtenidos en el area motora.

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f e:. s· wt: -lit· !! "Fi-lolt· •· (1.

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CORTEZA MOlORA - RESTRINGIOOS ( 40d)

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10

CORTEZA MOTORA-RESTRINGIOOS ( 80d)

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Distancia al soma ()()

Grafica (a}

21 "

Oistancia al soma {,u)

Grafica (b)

FIGURAl!- Evoluc:i6n~:1 l.1 ~J.h.i .:e: ~·· ~lF:':.'\~l, .. ~~;:.:::"~Xi\~ ~F:,~~tF:~-:-· .!..,' t.1:.: i~'t... .. ".1l ""':1 :~l ~~JRTEZA mot_·r~l JC' .. 1nl~ . .1:~s rt.'~tl"l~hll . .l .... '~~ Jc r.'"·''·1~1.t:-nt.:- Jt~sd .. , ~ .. ·~ ~l' ~'-~ .. ~!'~=--·

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CORTEZA MOTORA

RESTRING! DOS (40d)

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RESTRINGIOOS ( 80 d}

v IV

• 120d -80dc -­a120dc Q)dc-- --

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Oistancia al s:xna (}( )

Grafica (c}

\ . ·- \/·-·,\.//

Oistancia al soma (.U)

Grafica (d}

F:;:G\:it:\ 19 - Evoluci6n con la ~d.ld Je las DH'ERE~CIAS en el ~· ~tE:no Je ES!'I~A::. ·ssG~Z~TO de tallo apical respecto a !.os 40 ~· dO d!as en la COR'!'E:A ~!CTORA. Je a:~i;;~.lles ::o:1;;td~gidos de movi:nien~o desde los 4 0 v S 0 d!as.

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CORTEZA sa.tATOSENSORIAL.·RESTRINGIOOS ( I.Od)

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o50d­a6Dd -·­•80d -·-~· )(40dC•·•- •

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1 I t,J 1 1 : I ! .f '1 I I. , if , i· : 11 ~~

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Oistancia at soma (.All

Grafica (a)

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CORTEZA 9JMATOSENSORIAL-RESTRINGIOOS {80d)

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Oistancia al soma ( )

Grafica (b) rtGCRA ZO • E\•olu.:i~n C:'-'~ 1\' ..... J .. l\i .. ~"·~ \ \:!~t-: .. : .. :~ ~~~i~:~t\~ ~r~~~~E~T'' Jc tal: ....... 1:'1., .... ,: ~ .. :,_:A

4f' ~~RTEZ,\ s,,~\r\-:" .. '~t·:~_s,-.~,1\:. -~"· ~··.~:-.-~~~·..: :·.· :t~·::~~t~L.' .• !, ... :"'~ .. \·~~"""""~.· .:._~~\h· : .. ~".;.

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CORTEZA SOMATOSENSORIAL

v

RESTRING! DOS (40 d)

IV

--- ... / '

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III 11

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\ ---\ ~, .... '-,·

Distancia al soma ( .U I

Grafica (c)

RESTRINGIOOS (80dl

A 120d-80dc -­A 120dc-80dc ----

v IV III I n

A,

. ' \21 111 _,! \ ,. -z \ ,' _, \ , _, 't /.' ,.! -s ,' ', ,' -· ', /' y :: \ .•... \ ,•-. / ·---. ;· \ \ ,/ ... ._ __ ... ,/ "'"'

A ' .. ,~~A . 4

'\., !. /A .............. 'A A

""'-/

Distancia at soma (

Grafica (d)

FIGURA Zl • E:voluci6n con la edad de las DifE:RE:;c:,;s en el NQ MECIO de ESP INAS/SEGMENTO de t.allo apical respecto a los 40 y 80 d!as e:1 :a CORTEZA SO~I.liTOSENSORIAL, de animales res­tringidos de rnovimiento desde los -lJ ". SO d!as.

(j'..

~

- 65 -

rr.3 - ~9~~!~~!2~~~-~~~~!~!~~-~~~-~~-~e~~£~2~-~£

~§E2~-~£~~!~~92~·

a) No existencia de "pe~lodo~ flmite" ~ara

encontrar plasticidad cortical(desccnso

en este caso) y por tanto necesidad del

movimiento para mantencr el nivcl de

sinapsis.

b) Los procesos degenerativos que se prod~

cen cuando empieza Ja restricci6n, son

independierites de los procesos de dege­

neraci6n de sinapsis. ya que en la Visual,

cuyo crecimiento termina a los 40 dias,el

efecto de la "~e~t~icci6n" a partir de es

ta edad es mucho mSs notable que en la Mo

tora donde seguramente al mismo tiempo

que desaparecen espinas por efccto de la

inmovilidad, siguen creciendo debido al -

proceso de crecimiento end6geno del §rea.

Comparando con los restringidos desde 20

dias, se ve que la estimulaci6n no especifica es

esencial para el mantenimiento del nivel de espinas.

Del estudio de la CS se ded~ce que el proc~

so de generaci6n contin6a hasta 60 dias, a cuya ectad

,

- Gfi -

se dct icm .. •, por ello c l numcro de cspinus de las ncu

ronas de r,.,t,-.s pue~;t.:::J.:.; en rcstrjcci6n dcsdc 40 d.lu!>

sc mttnti.<:~n£: hasta los 60 elias, cuad a partir de L1 -

cuttl comicnza a dccrccer h<Jsta los niveles que alc.:t~

zan a los 80 cl'las los animalcs rcsLrJngidos dosdc

los 20 d1as.

c) Tanto en los animales restringidos u lu;:;

40 como a los 80 dta~ en las trcs 5rcas -

rortir.a.les se ubscrva una ueprcsi6n en cl

ntimero que aumcnt<:~ con la cdad y cs fuer­

te en capas intermedias y prcfundas; estu

no indica que haya un efecto selectivu,

pucs comparando las normas de difcrcncias

con aquclla ·1 la que 1 a ncuron,1 hubjer.:.t -

llcsr.:luo de no somcter a exp. sc obscrv.:::J. -

un paralclismo inc1ic.1tivo de (jUe lu. dcpr~

s'on es global.

En cl CM y CS s~ aprecia lo mismo, con la im

portante difcrencia de quf~ en lo Hotora se observa -

que la rcstricci6n ~ ~LJ.rtir de los 40 d{as afecta al

desarrollo. La depresi6n observadu. a los 50 d!as no

pro9resa cuantit.at.ivnmenlc con la edad. La compara -

ci0n dc estas grfificas con la que sc obticne de ani­

ma lcs controles dan base i>ara pcn.':>ar que el decrcci­

micnto en c1 numcro de e~.;rJ.inas sc produce pclru1eL>­

montc con L1 producci.6n de L1s misrnar;.

- 67 -

Ill - Efecto de la liberaci6n de animales en restricci6n

a los 40 y 80 dias.

corteza Visual.

La figura (22,a) muestra como el nlirnero m~

dio de espinas de los animales puestos en libertad

a los 40 dlas sufren una rSpida recuperaci6n entre

10 y 20 dlas despu~s de haberse producido esta li­

beraci6n llegando incluso a alcanzar el nivel de -

los controles a los 80 d!as. El numero media de es

pinas•tambien se recupera cuando la liberaci6n sc

produce a los 80 d!as, pero sin llegar a alcanzar

los niveles controles a los 120 d1as.

Corteza Motora.

La figura {22,b) muestra como el nlimero me

dio de espinas de neuronas corticales alcanzan los

niveles controles a los diez d1as de libertad, en

el subgrupo liberado a los 40. La recuperaci6n a -

los 80 es s61o parcial, al iqual que en el cv.

,

0 I,J

·a. 0

2 ~ ..... VI 0 c: ·a. VI Q)

-~ 'i E ~

CORTEZA VISUAL

LJBERAOOS (desde40y80d)

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410

100

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CORTEZA MOTORA

LIBERADOS (desde L.Oy80d)

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0

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sse

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450

a

IDD

o CONTROLES • RE5.(20d) • LIB. I 40y SOd)

CORTEZA SOMA TOSENSORIAL

LIBERADOS (desde 40y80d)

m ~-+--~~~_.--~~--~--~~--~--~ ~~~zo---+.--~,o~-+.---m~~~---~~o--~.~-,~~---.. ~,--~,~--- ~~ ~-+--~--~--+-~~-+--~--~--+-~~~------II lO ~ SO .. lO to til 100 110 1211 zo JO 40 so iO ~ 110 911 '"J: ·~o 120

EDAD (diasl EDAD (dias) EDAO {dias)

Grafica (a) Grafica ( b l Grafica { c l

f'!GUR.A 22 - Evoluci6n con la ec!a.i del :-;• MEDIO Je ES?IX.IS;'T,\LLO APICAL en .Jnlm<lles "liber.Jdos" de la "rest~lcci~n" de ~0v:~1~~to 3 ~0 y SO Jl.Js de edad en !.:~s trcs !r0.Ji e~tudlad.:~s.

- 69 -

Corteza Somatosensorial.

La figura (22,c) muestra como el numero m~

dio de espinas de neuronas en esta corteza recupe­

ran su nivel normal a los 80 d{as llegando a coin­

cidir con los controles. Igual que en las cortezas

anteriores, en animale1;; l:iberados a partir de 80 -

dtas tambien hay recuperaci6n, aunque s61o parcial.

No parPce pues haber "t,eiLlodoa ct.lt-ic.o6"

pasados los cuales las cortezas no se recuperen,sin

embargo, st se observa un "petlodo m~6 pl~atic.o" -

(entre 40 y 80 dtas) que entre 80 y 120 dtas en que

la recuperacion es menor.

III.2 - Q!2~~fe~~f~~-~~!-~Q~~~~-~~~!2-~~-~~~f~~~

E2~-2~g~~~~2-~~-~Q~-~-!2_!~~S2-~~!-~~!!2

~e!~~!_y_Q!~~~fe~£f~~-~~-!~-~!~~~~~£!~-~~22-

!~~~-~~-~!-~Q~~~2-~~~!2_~~-~§ef~~!-E2~-!~s­

~~~~2-~!-~Q~-~~!E~~~2_!_!2~_!Q~~-!Q_~!!!_:-­

f~2~E!~g!~22i~Q_2i·

Aqui, a diferencia del experimento anterior,

las distribuciones de partida son de animales ~n

rcstricci6n desde los 20, 40 y 80 dias; y al igual

que en experimento II y a fin de estudiar si hay un

patr6n diferencia que se conserva, se consigna las

t

- 70 -

dJfcrcncias rcspccto al nGmcro de cspinas de ani-

males de 40 y 80 elias, restrinqidos dcsdc los 20

d L-1s.

Corti: 1 V.i sual. --- ---·-------

I~s distribucioncs obtcnidas vicncn dadas

en 1 a f j r_1ura ( 2 3 a y b) . Tambi6n sc rcspc La muy -

b:i.cm un pi.l tr6n de i ncremcnto a 1 o largo de tqdo -

el ta.ll(•, rcajustfindose fin~llmcnte y como ocurrc

en cur.t.roles a nivcl de la cap.::t II principalmcnt!'.

No obst·antc la distribuci6n fin~ll, ~n i)aralelismo

grande CClll la de la I.ti.·~ma etlad en rcstringido!;

de!;de lo~; 20 d:las aunque mayormentc incrcmcntad<~

en la capu. IV. (f'iq.24,a).

Lo~~ animalcs libc•rados a los 80 d1us, au!_!

que hay recuperaci6n, han roto ya con cl patr6n -

incremental original, 1·ecupcrandosc principalmen-

tc l<:~s cap.:ls IV y I I I. ( Fiqura 24, b) .

LLis di.stribucioncs ohtcniu.-1s vicnen dada:S

c n l :1 fin u r- a 7. 5 , a )' h

I r .....

l = 0

1 E •c

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II

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CCRTW VISUAL-LIBERAOOS (40d)

.---,~ F;'"' .. 11 '\... . ·i 0--o-o'- 1.,., (J~ ,, . ,.,

r;,r--.... - "' -,~

050d­•lld -·-.SOd ····-·· >t I.Od R f20d)-·--

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II

•

CORTEZA V1SUAl· LIBERAOOS (BOd}

•f20d­•SldR(20d)--·-·

-LJ I 1 1\..-."'

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Oista"eia al sana (,AC)

Grafica (a)

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I • i ; ! , ; ; i !

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Distancia al scma (#i

Grafica { b l

F!CUAA 23- Ev..,luci6l'l .:on l,, cJa.l ,kl \: 'T::':.· '.: r:::t•t:::,:: i'f.~';r.:-;-., .ic> ~.,·,:.• ,,.,_._,: ,··~ ~.1 -:·"'"7::~\ \·IsUAL de animaletE ltber-.tJ .... :-: .. k" :- .. ·~:r-t~·,"h}: ~~'-· i~ .... ~·.-ttr.lL'nt ... ~ .. 1 ~ ..... ~ w~.._) ~'-~ .:!".t.::.

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0

~ ell E . c: 11'1 c ·u c: ~ ell -i5

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-1 \ / \ . -4 \---·

~ V I IV

LIBERADOS ( 40 d l

I Ill

Distancia at soma {

Grafica (cl

I

CORTEZA VISUAL

o SOd- 40dR(20)--• SOd 40dR(20l-·-· • SOd 40cR(20l-·-·-·-• 80dR(20l- 40dR (20)-----

• /

II I I.

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11

10

II

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_,. -2

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-4 _, _, -7

LIBERADOS (80d)

• 120d -80dR (20) " 120dR (201 -BOd R {20) ____ _

\ ( '".--\/ ____ . __ \ . I .Jl. '•., __ ,/''·,, __ ...... \I .. ,

I ;

125 \ .

\ , \ , ,,

::r v I IV III II I -.a •II -12

Oistancia al sana (.U)

Grafica (d)

F!GURA 24 - E:\·oluci6!1 .:~'n l::~ C'ci.ld Jc- l.:1s :li!"ERE~.:I,'IS en el ~a ~IE:llO de CSP!~AS 'SEC~1E~T0 Je t<~Liv .l~'l.C.Jl .res~'~..:tv -II) y 30 tl{ls L":"l :..1 C';.":RTCZ.-·, \"ISV,\L, .. ie .. 1nirn.:Jl~s ! tb\.'~".ldos :!~ :-~str~c­~t~n Je ;:,~\"1:1\l'-'~n~~.. .... 1 : .. "~ ~0 ~· .:i(·· ... :!.1.;;.

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CORTEZA MOTORA·LIBERAOOS f 40d}

J. .r-t.,. I'·\.. . ._ ~ .... · ·~ " I ........ '\.

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80!

' 0 istancia al soma ( 14 I

Grafica (a}

CORTEZA MOTORA • LIBERAOOS ( 80d}

.. tlOd-• Sl d R l201 --·- ·-

_,.-j"-v"-\ I .. ........ ,

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Distancia al soma { ·" J

Grafica (b)

.. FIGURA 25 • EvoluC'i.~n CO:'\ LJ.. ed,, .. ~ .h·l ~;-· 'lr:'!: ~:l~ ;-~;~~~-\:: . ..::£_~:~~:-.:":"·' .. ~t..' t..t~:- -': ;.,..·.1L ~:: l.1

CORT£ZA ~Tl'RJ\, Je .t:i~~.:ttt:•fi. : :t-·t-<rJ,i-.:~ .. ~ ..... :·~,.-,:Otr~ ........ "':~-r:~ d~ ..... h"\~l:-r.:.~- t. ~1 : ..... ~ 10 r ao dfu.

. -~~ ......

~ \.Y

- 74 -

En cua.nto a la topoc:1raf :la del efecto, l"!n

las libcradas a los 40 dfas (Fig. 26,a) observ~

mos un<1 c 1 arc1 rccupcrac i.on qcncra 1 que <1 los 8 0

dias mantienc cl patr6n oriqinal cxcepto en las

capas altas(en este caso la Ill) en que proqrc­

si v.:1mcntc va. pen'! icnclo capac i d,1d rccupcrudora.

Los libcrados a los 80 (Figura 26,L)

conccntr.-.1n su creci.mientc, en la capa V,no si'Jlll<-'!2

do r:l patr6n incremental establecido que afect~

hu. ::;obr~ todo a la parte infPr.ior de lc.1 V.

Cortcza Somat.osensorial.

Las clistribucioncs obtcnidas vicncn dada!;

en J.a fjgura 27(a,b). 'l'ambi6n aquf, en las liber~

das a los 40 a.parcce la rccupcraci6n como un fcnQ

meno g.lobal y siguiendo el patr6n original prcfi­

jado.(Fiq. 28,a).

En los libcrados a los 80 dfas s6lo apar~

rc· rccuJ.H:!r.~lda la apa V; quiz.d quetJa decir con mas

prop i·~d<Hl, que 1<.1 c.:tpa V "cv i l.:1" la dcJ-Jrcsi6n con

:::;il)Hi0JJtc .:1 los 80 df.:ts. (Fiq. 28, b).

I ~· l

~ "' d. "' 41

0

1 •c!;

.!i! v

12 1t

c: -! .! 0

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CORTEZA MOTORA

LIBERAOOS ( 40 d) LIBERAOOS (BOd)

• !20d -80d R ( 20) o 50d -40dRC20) --• 60d-I.OdR(20l -·-· • 12Ck:JR(20)-80dR(20l-----

~ ............. . / .... ..,....., \

/ \ /! .. \ ..... ·· / ........ ., '·· ' ...... ....... \ \ I r • ' ;~· \ .,

• 80 d- "ld R(20) -·-·-· • 80dR(20)-40dR{20)····

.,_" I ''i n

11 ·-

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I ........ -1 \ I ,

,I ' ' \ , •' v I IV I

IV Ill •T

Oistancia ci soma ()(} 0 istancia al soma c.w l

Grafica (c) Grafic.a (d)

FIGURA ~6 - E:voluci~n ~vn l.J ~J~t..! .. ~""· .Js ;):F"::i:\=:~~·t.\.5 t.Hl al ~~.) :--tEDIO Je t~Pl~i\S ~!:U).tEX:'J dt.! t~1::..:­ap1c.1l rcsj.•c.:t-' oh' \" ~>•' .! .:~s C!'l :.1 -.:~'~:'O::A ~!~11'01~\. J~ .lnir.~.J.~cs llbcr.lJos .!c rcstr:.:-­c1.5n Je ;:~,,\·lmlent.J .1 l~·s J r Sv J!.1.;.

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11

10-lo

CORTEZA SOMATOSENSORIAL-LIBERADOS (40d) CORTEZA SOMATOSENSORIAL LIBERADOS (SOd)

o SOd-- ·120d --• 60d -·-· • • iD:iR(20) -···--

i _.__.t _J l... .....'-.._. I l , ' .

'ltJ·>t-40..,, .• ' \

tJ ·yo·~lr~o '· ... '-... ' tr ~ ' ......_ a..,....v'" '·

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• BOd --·-·· x 40dR(201 .......

T I

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~ -IS 1S

Distancia aJ soma ()()

Grafica (a)

•

"T ff I //

l. I •

n ,

!) i stancia al some. ( 14. )

Grafica (b)

FIGURA Z7' - EvCtlu~iOn ~un ;...t ~..i~1.i .it.< "; ~~t~:-· ~(," ;:,::i'1~~.-\.:= ,:.:i:,:~tf,~7 .. " ... it.• ~ 1 • ... : .a; : ... ;1~ .. ·~~ ~-i CC'R-:"EZ~ S'-1~1ATI.7'~r.x::h":::.:.\: .. ,.~L .. ,,:~li.;.l:c:; :~:..~t'l".l.i . .-~ .~l' t"t."'s.!.rt.:~o..'"t,<:- ~~ ... ~ ~,-,·::-.:c:--:t .. ~ a los ~J v 8~ J(a~.

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it • l4 -~ ut • 0 ~

~ c a "g . -~ -c

CORTEZA SOMATOSeNSORIAL

LIBERAOOS ( 40d) Ll BERAOOS (SOd)

o 50d-40dR(2Q) - • t20d-80dR(20) --• Sld-40dR(2)) -·-· • 120dR(20)-80dR(20)-----• Sld-~ R (20) -·-·-·-• 8ldRt20J-40dR(20) -----

V l IV I III I 1 v IV til I I ;

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Oistancia at soma (.A' l Oistancia at soma (~)

Grafica (c) Grafica (d)

FIGURA 28 - ~::volt!;:i.6n con l.t .:o..!.1J .::~ i.1s oro::R£:-:c:.;;; en el ~' ~IEOiv Je t:Sl'!N,\S ·scc~u:::•rro ..!e t.tllu apic~l rcspecto ~J y ~: ~!~s ~n :~ C0~7~:~ S0)~~0SE~S0~:~L, d~ ~nima~as iibcr~d~s ~~ rostrJ.CCi..5n Jc m~~v~::t~~;·,:...: .1 lcs .;J y ~~ ~!tls. ,

tl

~ -,J

- 78 -

rrr.3 - ~~~~!~~~~~~~-~~~~~~!~~-u~~-~~-~~~~~~~~

~~-~~~~§-~~~~!~~~~§·

Respccto la restricci6n no hay "p<''l[udu

c ·'l { .tJco" puesto que a todas lus edades estudi u­

das, al pasar de la situ~ci6n de rcstricci6n a

la de movilidad, se oiJ:::;crva una clara recupet·i1-

ci6n.

Hay pf>rdida de pL1!>l.icidad cortical con

la cda~, entcndiendo por plasticidud en fstc co

so, la capacidad de recupQraci6n dade: que en

.i.gua.les t'cr1odos de ticmpo en un caso de obsQr­

va rccupcruci6n total, pcro ala edad de 80dfn~

y estudjadils a los 120, no se ha rccupcrado tu­

tnlmentc.

Es de notar el hecho de que en las tre~

cortezas se observu que la recupcraci6n lleva -

ha::;ta nivcles normales de espinas sin SU}?erar­

lns significativamentc, incluso en el CVdescien

de· come> en controles, hecho indi.cativo de que

.i.nmcd i a Larnen te dcspucs de cesar li1 rcstr icc ion

hay un<t potenci.Jcj!)n f:n <~l pnv::c-so ~rcnerador de

espinus que cesa al ,•lC"anzarsc nivc'les n<1rmolcs.

'I' i11l to c n c 1 CV , C 1\1 o C S hay un c L1 r o

- 79 -

efecto recuperador. La comparaci6n de las distin

tas graficas de diferencias con la que hubiera -

sido si no se hubiera producido la liberaci6n, -

muestra que el efecto es global; ha afectado a -

todo lo largo de la corteza por igual.

cuando la liberaci6n se produce a los 80

d1as, hay una clara recuperaci6n en CV que no se

observa tan nitidamente en las otras dos, siendo

esto una consecuencia de que rnientras en CV en­

tre 80 y 120 no se observa efecto degenerative -

debido a la edad, en CM o CS este efP.cto hab!a -

comenzado ya, lo cual tiene como consecuencia el

que no hay recuperaci6n al sobreponerse la depr~

si6n (tan solo en capa V).

f

DISCUS ION

- 81 -

DISCUSION.

1 - La restricci6n de movimiento a edad temprana.

Una conclusi6n importante de este trabajo de 'l'esis,

es que la estimulaci6n dependiente de movimiento, condicio

na fuert.emente el aumento inicir~l del numero de espinas en

los tallos apicales de la celulas piramidales, en el sentf

do en que altP-ra el patr6n topogr~fico que sigue dicho ere

cimiento.

Aunque la restricci6n de movimiento afecta la gen~

raci6n de espinas en las tres ~rcas corticales observadas,

en las CV y cs el nGmero de espinas contin~a creciendo,au~

que menos que en los controles basta los 40 dfas de edad,

en que comienza a decrecer. En la corteza motora sin embaE

go, este descenso se observa ya a partir de los 30 dfas(lO

dfas antes que en las CV y CS) siendo la diferencia entre

el nGmero media de espinas correspondiente a animales res­

tringidos estad!sticamente significativa respecto a la que

tendria en controles (P < 0,01).

Estos resultados de afectaci6n de la corteza Visual

confirman las conclusiones de nuestro trabajo anterior(Ruiz

Marcos y Sala, 1979): la CV se presenta como un ~rea corti­

cal en la que la estimulaci6n producida por el movimiento -

es esencial para su desarrollo.

- 82 -

Ya trabajos anteriorcs como los pioncros de Held

y col. (1967) o, llein y col. (1972), Riesen y l\arons(l959)

rca.lizados en mono y hombre, haLL.1n dcmostrado l.::t imr,or­

tancia de los movimientos corporales para el desarrollo

de la capacidad visual y la coordinaci6n sensorio-motoru..

~las tarde, Diamond. y Greenough revelilron la impor tanc ia

de una riqueza estimulativa gen~ral para el desarrollo de

su microestructura.

Pero so~ los trabajos del grupo Rossenzweig los -

qUe mas notilbh!hiCnte han incidido en demostrar los cfcctos

de la multisensorialidad sobre el cerebra. Ellos descubren

que un .::tmbiente rico en estfmulos diversos, incrcmentaba -

el peso del ccrebro. Pero para nuestro prop6sito nos inte­

rcsa destacar los trabajos mas recientes centrados en dis­

criminar m5s concrctamentc el modo en que la multisensori~

lidad ambicntal produce el cambia cerebral. En el afio 1975

Rossenzwcig y col. mostraron la necesidad del contacto di­

recto con el ambiente experimental enriquecid0, como condi

ci6n nccesaria para el incremento del peso cerebral. M&s

recientemcnte, en cl 78, los mismos autores demostraron

que el agrupamiento social era inadecuado para explicar

los cfectos cercbru.les del ambient~ cnriquccido, llegando

a postular que !>olo las conuiciones de estimulaci6n por o!:?

jetos inanimados cran las causantes del aumcnto de peso.

PensamoG que nuestros resultados demuestran m&s

- 83 -

concretamente la importancia del movimiento y por lo tanto

de su mayor o menor posibilidad en el desarrollo de la cor

teza cerebral. Sin embargo ya Rossenzweig y col. sugiri6 -

que el efecto del enriquecimiento de estimulos no afecta a

los procesos de maduracion cerebral, sino que mas bien afec

tar!a a estructuras que mantienen a lo largo de la edad una

plasticidad de respuesta a los ~ambios ambientales. En este

sentido podrtamos preguntarnos llfasta que punto incide la -

restricci6n de movimiento sabre la maduraci6n cortical o so

bre procesos ya establecidos?.

Para intentar responder desde nuestro punta de vis~

ta a esta pregunta hay, aparte de nuestros resultados que -

comentarernos, una evidencia importante que es la de Shapiro

y Vucowich (1970). En sus experimentos demuestran que la e~

periencia estimulativa general influye en ratas recien naci

das en los ocho primeros d!as de edad, alterando tanto las

espinas por micra de dentrita basal, como la ramificaci6n -

de las mismas dendritas, sobre todo los niveles mas altos -

de ramificaci6n o ramificaciones terminales.

Por otra parte, hay ya abundante evidencia de que -

los procesos de maduraci6n cortical en la rata, acaban a

partir de los 20 dias, momenta de comienzo de nuestra situ~

cion experimental; Dobbing y col.(1974) detectan en los pr!

meros veinte dias, la maxima "oleadan de desarrollo medido

como relaci6n porcentual del peso cerebral al peso corporal

,.

- R4 -

del animal. En terminos de concctivid<Ju(tasa de densidad

ox6nica) cl m5ximo incremento ha sido situado entre los

12 y 20 dfas por Eayrs y Goodheed (1959); tambi~n en es­

te tiempo se registra la mayor tasa de aumento del neimcro

de sinapsis (Aghajanian y Bloon, 1967). Tambien nalaz y -

col. han demostrado en rata que el metabolismo de glucosu

madura ya entre 20 6 30 dfas.

Todos estes resultados apuntan a que los proccsos

clav~s de maduraci6n cortinal estar!an ya muy acabados p~

ra los 20 dfas en que iniciamos nueslro cxpcrimento.

l\hora bien, Parnavclas y Uylings en 1980, aportan

una evidcncia importante. Estudiando el desarrollo de la

cstructura neuronal a nivel de capa IV en 1~ corteza vi­

sual de la rata, descubrieon que acaba la primera semana

postnatal; prcsentaban estas celulas un pericari6n indif~

renciado y poca arborizaci6n dendrftica. Par estudioscua~

titativos determinaron que la estructura b~sica del campo

dendritico estaba acabada a la mitad de la tercera semana,

tanto en celulas piramidales como en no piramidales;inclu­

so en trabajos anteriores establecian que alrededor de los

22 dias de edad culminaba la etapa final de maduraci6n en

lo que se refiere a grosor dendrftico y contenido citopl5!

mica. Tan solo ] OS terminales dendr f ti cos continuan su

elongaci6n hasta los 90 dias. Esto apunta a la existencia

de aspectos cstructurales que ya fuera del verfodo madura-

- 85 -

tivo prolongan su desarrollo. Desde nuestro punto de vis­

ta, las espinas dendrtticas de los tallos apicales se en­

cuentran entre estc tipo de estructuras; el que alcancen

un determinado nivel, dependeria de que a los procesos m~

durativos intrtnsecos se les agreguen las influencias ex­

ternas de la riqueza estiruular producida por el movimien­

to. cuando esto no se produce, el nivel alcanzado durante

lo~ pertodos iniciales del desarrollo es menor, puesto que

pasa a depender en gran medida de procesos intrtnsecos de

maduraci6n cortical.

Hab{a pues, dos pertdos f~cilmente caracterizables

desde nuestros experimentos. En Pl prirnero, aunque la si­

tuaci6n de estirnulos de movilidad influye, predominan los

procesos intr!risecos de maduraci6n (poco en la corteza vi­

sual) que eleven el n6mero de espinas. Mientras quo a par­

tir de 40 dtas (quiz~ 30-35 e~ ~isual), el incremento num~

rico de espinas seria controlado por la estimulaci6n susc!

tada por el movimiento y que un al caso de no producirse,

tenderlan a degenerar las espinas sintetizadas.

Tambi~n nuestros resultados confirman la conclusi6n

amplimente demostrada de Berry y Rogers, 1965; Berry y col.,

1964 a y b, Schad~ y col,1962; Merest, 1969: Sanchez-Toscano

(Tesis Doct.) de que en el CV hay un gradiente en el desarro

llo cortical de forma que la maduraci6n va de dentro a afue­

ra en el tiempo, la capa III se desarrolla m~s tardtamente -

I

- 86 -

que la IV. Las capas II y III son las Gltimas en alcanzar

valores adultos.(Wolff, 1976).

En las cortezas motora y somatosensorial de la r~

ta, describimos por primera vez el patr6n de crecimiento

por capas, hnbiendu prubado que, tanto en el ~rea motora

como visual, existe un gradiente topogr~fico de las par -

tes m~s profundas a las m~s superiores, el cual no se cum

ple tan ficlmente en ld somatosensorial, donde si el ini­

cio corre a cuenta de la V, el mayor incremento posterior,

-- aunque realizAndose de forma global --, implica fuerte

mente a la III.

Tambi6n hay que discutir el espectacular comport!

miento que a partir de los 80 dfas exhibe la corteza som!

toscnsorial de la rata. Se trata de un proceso degcnerat!

vo global y por tanto a lo largo de todo el tallo, que i~

plica a las csr•inas dandr!ticas y que lleva su nGmero a -

nivelcs iniCJdlcs de desarrollo. Lo sorprendente fue en­

contrar el mismo proccso en animales restringidos a los -

20 dias que alcanzan un nivel mucho m's inferior al con­

trol de 20. Esta coincidencia nos conduce directamente a

una explicaci6n de tipo intrfnseco, quiza una perdida ya

programuda de funcionalidad de las espinas en esa corteza,

la cual a su vcz, puede estar relacionada con la recuper!

ci6n parcial obscrvada a esta edad en el area motora.

- 87 -

2 - Plasticidad cortical en edades adultas.

El segundo grupo de nuestros resultados que se re

fieren a la influencia de la restricci6n de movimiento so

bre la corteza adulta, vienen a indicar que la estimula­

ci6n procedente del movimiento es esencial, una vez com­

pletado el proceso de s1ntesis de espinas, en el manteni­

miento de las mismas. La ausencia pues de un nivel adecue

do de movilidad provoca la regresi6n num~rica de las esp!

nas generadas hasta niveles basales correspondientes a la

restricci6n temprana.

No s6lo hay "pe~lodo~ llm~~e~" de desarrollo cor­

tical pasados los cuales la corteza no responder1a a la -

restricci6n, sino que incluso en per!odos tard!os(80 d),­

la posibilidad de movimiento aparece como esencial en el

mantenimiento de las espinas de la dendrita apical.

Esto queda evidenciado en la corteza visual que -

ya a los 40 dtas ha alcanzado el m&ximo nivel de espinas.

Los experimentos de restricci6n aplicados deprimen el na­

mero de estas estructuras a niveles basales.

En la corteza motora, el experimento de restric­

ci6n desde 40 d!as impide la culminaci6n normal de la ge­

neracion de espinas, paralizando su nGmero. A los 80 d!as,

cuando el pertodo generative ha pasado, el efecto depres!

,

- 88 -

vo es profunda.

En la corteza somatosensorial es probable que el

incremento rle espinas dure hasta 60 d{as, entrando desde

entonces en un per!odo de estabilizaci6n en la capa v, en

el que la sensibilidad a la restricci6n serfa m§xima. A

los 80 d!as, el efecto depresivo del experimento no se m~

nifiesta con la intensidad esperada, porque se superpone

el proceso intrinseco de degeneraci6n discutido en el

apartado anterior.

P.n cuanto a la recuperaci6n de espinas al restau­

rar la situacipon normal de movimiento a edades adultas,

nuestros resultados son positives.

En este sentido nuestra conclusi6n es que la cor­

teza -- a las edades estudiadas -- mantiene un potencial

de recuperaci6n de espinas y por tanto su plasticidad a -

los cambios de situaci6n estimular. No encontramos un "p~

tr.£odo c.tr.1.:t.i.c.o" desde nuestra experimentacion pasado el

cual la rccuperaci6n de espinas en movimicnto no sea sig­

nificativa respecto al grupo de restringidos tempranos.

Cabe, pues, tener en cuenta varios trabajos que,

utilizando situacioncs experimcntales distintas, apoyarl.an

csta cone lusi6n.

- 89 -

En primer lugar los m4s tempranos de Rutledge y

col.,(1974) y Valverde (1971). Rutledge estudi6 el efe£

to que el aumento de estimulaci6n el~ctrica de zonas

concretas de la corteza cerebral (del gato) tenia sobre

la microestructura de las zonas contralaterales estimu-

ladas. En esta zona describieron un incremento en la ar

borizaci6n dendr{tica apical de neuronas de las capas -

II y III y as! como mayor nGmero de espinas respecto a

los controles en las porciones terminales, verticales y

obl{cua de la dendrita apical. Desde estos resultados -

apoyaron el hecho de que los axones terminales pueden -

crearse tambi~n en adu1to como consecuencia de un incre

menta de usa y que las estructuras postsinSpticas(espi­

nas, dendritas) pueden reflejar el incremento de la fu~

ci6n sinSptica por desarrollo de nuevas espinas o con-

tactos sin~pticos.

Recientes experimentos de Uylings y co1,(197B),

vienen a apoyar esta tesis. Estos autores encuentran un

efectivo crecimiento dendr{tico en rata adulta, induci-

do por un ambiente de riqueza estimular semejante al

utilizado por Rossenzweig. Estudian la corteza visual a

partir de los 112 d!as hasta los 142, por lo tanto,tras

una"experiencia enriquecida" de 30 d!as. Adem4s de un -

incremento en grosor del corte occipital y frontal, en-

cuentran que el incremento de la ramificaci6n dendr!tica

ocurre a nivel de segmentos terminales, conformando la

! I i I I ~

- 90 -

ya comentada plasticidad de estas estructuras. Vienen a

concluir que el efecto de la experiencia diferencial so

hre la microestructura cortical no se halla limitada

por un "pc.Jt-f ado c.tr--itic.o".

Tambien los trabajos de Wil y col., (1976)encue~

tran de la experiencia,enriquecida ayuda a la recupera­

ci6n de los efectos degenerativos y comportamentales de

ratas con distintas lesiones cortinales inducidas expe­

rimentalmente.

Pero fue Valverde en su trabajo pionero (1971),

el que plante6 las cuestiones mas relevantes de las ex­

periencias de recuperaci6n cerebral. Aunque utilizando

un modelo estimular distinto -- luz-oscuridad -- encon­

tr6 en rata adulta una parcial recuperaci6n del numero

de espinas de ratas criadas en oscuridad, al exponerlas

nuevamentc a la luz. En este trabajo preguntaba,l Las

alteraciones por deprivaci6n sensorial son o no revers!

bles?.lEs importante la edad en los an~lisis de los ca~

bios producidos por deprivaci6n sensorial?.

S.i. el modo de cuantificaci6n elegida en esta Te

sis no pcrmi.te la confirmaci6n de su hip6tesis segun la

cual hab{a dos poblaciones de c€lulas piramidales con -

distinto potencial recuperador, s! que nos permite res­

ponder a las preguntas anteriores.

- 91 -

Nuestros resultados apoyan la idea de una reversi­

bilidad de efecto deprivaci6n aplicado en nuestro caso aun

que el grado de la misma parece variar con la edad.

La liberaci6n de la situaci6n experimental a los -

40 dias conduce a la recuperaci6n total de la corteza cer~

bral correspondiente a 40 d!as despu~s. Esta recuperaci6n

es mas o menos r4pida, dependiendo de la distinta inciden­

cia que la situaci6n estimular tiene para cada corteza. P~

ra el cortex motor, la recuperaci6n es inmediata (10 d.);

para el cortex visual y somatosensorial m4s tard{a, aunque

en todos los casos a los 8o d1as de edad, se han alcanzado

los niveles controles.

Sin embargo, en animales liberados a los 80 d{as,

aunque hay recuperaci6n, ~sta no llega nunca a ser total,

sino parcial, afectando adem!s, principalmente a zonas del

tallo cercanas al soma. Pensamos que aunque no hay un per{~

do cr{tico, porque siempre registramos recuperaci6n, la -­

edad es un factor importante a tener en cuenta sobre todo -

pasados los 80 d!as. El potencial recuperador de las neuro­

nas piramidales -- por lo que al ndmero de espinas se refie

re --, va disrninuyendo con la edad.

- 92 -

3 - Modelos de depresi6n y recuperaci6n corticales.

Nuestros ro!SUltados de depresi6n y recuperaci6n

cortical apuntan a que en estes fen6menos, por lo que -

se refiere a la movilidarl, la neurona piramidal profun­

da de la corteza cerebral se afecta globalmente y no s6

lo en una parte localizada del tallo apical.

En estc sentido tambien podemos dar una respue~

ta a la pregunta de Valverde: llas alteraciones en el -

ndmero de espinas afectan al tallo apical como un todo?.

Efectivamente, as! 0s desde nuestra situaci6n -

de deprivaci6n en que el aumento o la deprivaci6n plas­

tica del n(~ero de espinas a lo largo del tallo se efec

t6a homog6neamente sabre una distribuci6n ya prefijada.

La unica excepci6n en este punta entre nuestros

resultados, la obtenemos en los experimentos de recupe­

raci6n tardfa ( BOd.) en los que los efectos de la si­

tuaci6n de libertad aparecen concentrados en las capas

inferiores V y IV y apenas en las superiores. Ya hemos

apuntado sobre esto la posibilidad de una perdida del

potencial recuperador con la edad.

Estas conclusiones nos permiten abordar la pro­

blematica a la dcterminaci6n de la geometr!a sinaptica

- 93 -

del tallo apical de las pir~mides corticales, pudiendo

contrastar dos ·teor{as actuales sobre ello: la de Chan­

guex y col., y lade Hubel y Wiesel.

La teorta de Changuex (Changeux y col., 1973),

deducida principalmente de sus estudios en c~lulas de

Purkinje del cerebelo, predice que el patr6n de distri­

buci6n de espinas a lo largo de las dendritas se va fo!

ttoando progresivamente en tanto en cuanto la funcionali­

dad de las aferencias corticales "selecciona" una mues­

tra "redundante" de espinas en la dendrita.

Pensamos que nuestros resultados no confirman -

esta teor{a puesto que seg6n ella cabrta esperar una

disminuci6n del efecto depresor de la restricci6n con -

la edad y ello no se observa. Por el contrario, la res­

tricci6n madura (80 d.) actua tan dr~sticamente como la

restricci6n temprana (20 d.). No parece haber pues, una

"e.6tab.ilizac..i.6n Ae.le.c.t.iva" de espinas, por lo menos en

nuestros experimentos.

M~s bien nuestros resultados apoyan la hip6te-­

sis de Hubel y Wiesel,(1974), llamada de "ve.JL.i6.ic.ac..i.6n

6unc.ional" segGn la cual la actividad neuronal contribu

ye a la estabilizaci6n global de una red de contactos -

ya previamente madurada. El heche de que en nuestros ex

perimentos se afecte el mismo nUmero de espinas respe-

- 94 -

t~ndo un patron original a lo largo de todo el tallo apoya

la idea de que el movimiento estabiliza globalmcnte la red

o la deprime en la misma forma, controlando el umbra! fi­

nal num~rico de contactos sin&pticos en la espina.

lQU~ vias anat6micas intervendrfan en estes proce-

sos?.

Rccientemente ~an comenzado los estudios anat6mi­

cos diriqidos a elucidar las compejas relaciones funciona­

les talamo corticales y c6rtico-corticales en la rata albi

na.

Lz:t situaci6n de restricci6n de rnovimiento supone -

una pobrcza e11 estimulaci6n exteroceptiva y un tanto de la

riqueza cstimular que circula por el lemnisco hasta el com

plcjo nuclear tal&mico ventrobasal o ventra lateral poste­

rior. Prccfsamcnte cstc nucleo envfa aferencias directas

al cortex somat<lscnsorial y a las 5rcas paraestriadas de -

la corteza (5rea 18) (nonoghe,79). Tambi~n la informaci6n -

cerebelo-ta15mica se cmpobrece mucho y por lo tanto, tam­

bien la corteza motora recibir!a menos estimulaci6n desde

el nGcleu ventro-lateral (Donoghe, 79).

Todo este sistema de aferencias directas por lo m~

nos en el cortex motor y somatosensorial, se halla princi­

pa lmcnte di r :i.g ido a lets cu.pa s centra les del cortex (V, IV, I I I) .

- 95 -

Ahora bien, los trabajos de Akers y col.,(1978) y Wise y

·Jones (1978) realizados el mismo afio, pusieron de mani­

fiesto la existencia de un sistema de aferencias callo­

sas (Akers) o comisurales (Wise y Jones) que cubren to­

das las capas de la corteza somatosensorial. Es probable

que la funci6n estabilizadora general que ejerce el movf

miento sobre la corteza, est' fundamentalmente mediado -

por ese segundo sistema de aferencias. Esto desde luego,

requerir!a ulterior confirmaci6n experimental.

- 96 -

4 - La funci6n de las espinas dendrfticas del tallo apical

de las piramidales.

Parece J <.,g ica la formodinamica de la espina pr~

puesta por Changeux y col, (1978), segQn la cual toda es

pina dendrftica aparecerfa primero en situaci6n "ta.b-i.l"

funcionalmente activa y que dependiendo de las exigen­

cias funcionales de la red aferente evolucionar1a a si­

tuaci6n S, "cstable~ o a situaci6n D "degenerada".

La riqueza estimulativa que proporciona el movi

miento sera fundamental en la etapa de transici6n LS.

Recientemente Coss y Globus, (1980) han demos­

trade en neuronas de ganglios nerviosos de invertebra-

dos que las espinas dendrfticas cambian morfol6gicamente

asociadas ~ las distintas situaciones estimulares por las

que atraviesa el desarrollo de la abeja(pupa.-lakva.-adulto}.

Hay un progresivo acortamiento de la espina que reflejaria

-- segdn los autores -- un flujo diferencial de impulses -

aferentes al cuerpo dendrftico. El acortamiento reduciria

la longitud electrot6nica aumentando su eficacia sinaptica

al disminuir la resistencia electrica ofrecida por la mem­

brana.

Son muy diversas las teorias existentes acerca de

la funcionalid<td de la espina dendrftica apical. Ramon y

- 97 -

cajal arguy6 que supontan un aumento de superficie sin~p­

tica. Chang en 1972 supuso que modulaban o atenuaban el

potencial sin.1ptico; en esta linea estarta expuesta la

idea expuesta de Coss y Globus. Peters y Kaiserman-Abramof

(1970) pensaron que eran estructuras activas destinadas a

alcanzar los axones circundantes. Todas ellas dejan entre­

ver las distintas t~cnicas y perspectivas que manejan los

distintos autores que las enuncian. Nosotros, para acabar

podr!amos afiadir un nuevo aspecto a modo de hip6tesis, que

coincide mucho con lade Diamond y col.,(1970).

La espina dendrttica apical representarta un papel

esencial en la integraci6n cortical de est!mulos no especf

ficas y espectficos, puesto que la dicha estructura presen

ta una especial plasticidad a la riqueza estimulativa gen~

ral.

La importancia en la integraci6n de la estimula-­

ci6n espec!fica a nivel de corteza ya est.1 ampliamente de­

mostrada, sin embargo, la plasticidad ofrecida por las es­

pinas de cada ~rea primaria a la estimulaci6n no espec!fi­

ca de dicha 'rea, apunta un papel especial en la integra­

ci6n y procesamiento celular de dicha informaci6n no espe­

cffica, sabre todo en edad adulta. ,,

CONCLUSIONES

- 99 -

CONCLUSIONES.

1 - Las tres &reas corticales estudiadas (CV, CM y CS) respo~

den pl~sticamente a las situaciones experimentales de res

tricci6n y liberaci6n de movimiento. Ast pues, el movimie~

to y su estimulaci6n correspondiente juega un papel impoE

tante en el desenvolvimiento normal del desarrollo de las

areas primarias del neocortex.

2 - Hasta los 80 d1as de edad, podemos afirmar la ausencia de

"pe~lodo~ llmltea" para la depresi6n cortical. Las tres -

~reas se afectan intensamente a todas las edades por la -

inmovilidad.

3 - No existe un "pe41odo c~Ltlco", per lo menos hasta los 80

d1as, a partir del cual la corteza no se recupere. Per el

contrario, siempre registramos -- al restaurar la estimu­

laci6n normal --, fen6menos de recuperaci6n sin~ptica.

4 - No obstante la edad parece ser un factor importante en el

grade de recuperaci6n. A partir de 80 d1as la recuperaci6n

de las tres ~reas es s6lo parcial. Se ha perdido capacidad

recuperadora.

5 - Las neuromas piramidales de las tres areas corticales se -

deprimen y recuperan globalmente, a lo largo de todo el t~

llo apical, excepto ia recuperaci6n parcial habida en los

- 100 -

animales liberados a partir de 80 d!as que incrementa el

numero de espinas solo a niveles cercanos al soma neuro­

nal(Capas V y IV).

. .-.:

AGRADECIMIENTO

••

- 102 -

AGHADECJMIEN'l'OS:

Quicro expresar mi agradecimiento:

- Al Or. ANTONIO RUIZ MARCOS por su ayuda y colaboraci6n en la

direcci6n del presente trabajo.

- Al Or.Oon ALFREDO CARRATO IBA~EZ, director del Institute Ca­

jal del C.S.I.C. por haber tenido la amabilidad de aceptar­

la ponencia de esta Tesis.

- A las Oras ALVAREZ y SANTACANA por su estimulo.

A todo el equipo del Departamento de Bioffsica por su colab~

raci6n y especialmcnte a MARIA DEL CARMEN VIDAL por la labor

histol6gica, a PALOMA LARGACHA por las fotograffas, a ES'riiER

FERNANDEZ DE MOLINA por su ayuda en la mecanograffa, a MARIA

CONCEPCION GABRIEL por el trabajo del computador y a CIPRIA­

NO GARCIA por su valiosa ayuda en lo relative al rnanejo de -

los animales y labores de taller. Tarnbien a su hijo JUAN por

su colaboraci6n en las gr5ficas.

- A DON PEDRO RIOFRIO VI~l\.LS por la r~pida mecanograffa de es­

ta Tesis;;

- A mis queridos companeros FERNANDO SANCHEZ-TOSCANO y PEDRO

CARTAGENA por su constante apoyo y est1mulo.

Por ultimo, a mis qucri.dos amigos LAURA, TONY, JUANA, JAH1E

y SANTY.

Este trabajo ha sido posible gracias a una beca predoctoral

del c.s. I. C.

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