La actividad espontánea de CA3 produce LFPs de distinta amplitud en diferentes

Para estudiar la actividad espontánea, se estimó, en primer lugar, la potencia media y la distribución espacial del LFP nativo en CA1 y en el LS (la región CA3 como (auto) diana será estudiada posteriormente de manera separada). Evaluados sobre un episodio de tiempo de 10 min (media de n=10 animales), la potencia del LFP nativo registrado en el eje principal de las células piramidales de CA1 dependía fuertemente de la capa celular, siendo el valor en el stratum oriens de 0.047±0.017 mV2 _{(rango: 0.005-0.174 mV}2_{) y en el stratum lacunosum-}

moleculare 0.22±0.03 mV2 _{(rango: 0.09-0.36 mV}2_{; Fig. 16A). Por el contrario, en el LS la}

63 mV2 _{(n=4 animales; rango: 0.007-0.014 mV}2_{; Fig. 16B1). El ratio máximo CA1/LS obtenido}

para las potencias de ambas estructuras fue de 20:1.

Figura 16. Características espaciales de la actividad provocada y espontánea por activación de CA3 en sus regiones diana. A) El perfil del LFP nativo (raw) de CA1 muestra un gradiente característico de aumento de potencia (V2_{) hacia las dendritas apicales. (1) Al aplicar ICA al LFP se}

obtuvieron dos componentes (Vwt) parcialmente solapados (Sch y L-M). Los perfiles con trazo

discontinuo pertenecen a animales distintos (n=13) y el trazo continuo se corresponde con la media y el error estándar en cada punto de registro del array. (2) Se muestran los perfiles de los potenciales provocados por estimulación subumbral de la región CA3 ipsi- (Sch, línea azul) y contralateral (Comm, línea roja). En ambos paneles las líneas horizontales delimitan la capa de somas. B) Los LFPs crudos en el LS tuvieron una potencia mucho menor. (1) Al aplicar ICA se obtuvieron dos componentes con perfiles lineales (trazos negro y gris) que contenían la mayor parte de la varianza. En fragmentos de LFP que contuvieron respuestas a estímulos eléctricos (primed) se obtuvieron, además, otros dos componentes de escasa entidad pero con perfiles espaciales similares a los de las respuestas N1 y P1 del potencial provocado (trazos azul y verde). (2) Con estímulos de mayor

intensidad, apareció un componente adicional cuya distribución espacial fue similar al complejo N3-4.

Todos los componentes que contenían las respuestas provocadas contribuyeron con <1% a la varianza total. Excepto el panel A1, el resto de paneles solo muestran análisis de un experimento (ver Resultados para datos poblacionales). (Tomado de Martín-Vázquez et al., 2015).

64 Sin embargo, la existencia de múltiples aferencias locales y contribuciones lejanas por volumen (Sirota et al., 2008; Martín-Vázquez et al., 2013), hacen que el estudio de la actividad de una aferencia específica requiera su extracción de la mezcla de contribuciones que constituye el LFP. Para extraer dicha actividad se utilizó un método basado en ICA que permitió separar del LFP las distintas contribuciones específicas de vía sináptica. De esta forma, en CA1 se obtuvieron dos componentes significativos con perfiles de voltaje cuyos máximos (en valor absoluto) se encontraron en el stratum radiatum y en el stratum lacunosum-moleculare, respectivamente, y fueron estables y repetibles en todos los animales (Fig. 16A1). Previamente, dichos generadores habían sido descritos, el primero, como la entrada excitadora desde CA3 (Sch; Fernández-Ruiz et al., 2012a), y el segundo, como un componente mixto excitador/inhibidor (L-M; Benito et al., 2014). Se apreció un tercer componente correspondiente a la inhibición perisomática, pero cuya contribución al LFP era menor y hubiera requerido de análisis adicionales (aunque en este estudio no se muestra, se encuentra representado en la Figura 11B).

En ninguno de los animales analizados se consiguió separar las actividades de Schaffer y Comisural al aplicar ICA a registros de LFP. Por tanto, una posibilidad es que el componente de Schaffer, cuyo máximo de potencia se encuentra en el stratum radiatum (Fig. 16A), corresponda a una mezcla de las entradas ipsi- y contralateral desde sendas CA3, cuyos dominios sinápticos son similares. Sabemos que el perfil espacial de voltaje de la respuesta a la vía estimulada eléctricamente debe concordar con el de la actividad espontánea de la misma vía. Por tanto, para dilucidar si existe una contribución bilateral al generador de Schaffer se comparó su perfil espacial con el de los fEPSPs tras estimulación de la región CA3 ipsi- o contralateral. Se observó que el perfil obtenido con el estímulo ipsilateral era muy similar al del generador espontáneo de Schaffer, mientras que ambos diferían muy llamativamente del perfil del estímulo contralateral (Fig. 16A). Este resultado sugería que la contribución de la entrada ipsilateral de las células piramidales de CA3 es dominante en el LFP espontáneo de stratum radiatum con respecto a la entrada contralateral, mientras que la entrada contralateral espontánea no genera un componente independiente de varianza significativa.

En el LS, se observaron dos generadores de LFP dominantes, ambos con un perfil espacial de voltaje casi lineal, lo que indica que se corresponden con fuentes de origen lejano conducidas por volumen hasta los electrodos de registro en el LS (Fig. 16B). Ambos componentes suponían el 94-97% de la varianza total del LFP en esta estructura, por lo que la posible señal local tan sólo podría tener una contribución mínima. De hecho, se consiguieron identificar dos componentes locales del LFP adicionales, que suponían <1% de la varianza, en fragmentos que contenían abundante presencia de eventos estereotipados denominados Sharp Waves (SPWs) en

65 la región CA1 con origen en la actividad de la región CA3; también se identificaron los mismos componentes minoritarios tras estimulación eléctrica de la propia región CA3, cuyas respuestas provocadas ejercen el papel de cebadores. De esta forma, se aumentó la varianza de estos componentes, permitiendo al ICA detectarlos como componentes independientes. Sus perfiles espaciales de voltaje se correspondieron con los de los componentes N1 y P1 del potencial

provocado en el LS por el estímulo de CA3. Quedó patente, por tanto, la fuerte disparidad entre los LFPs generados por la entrada de CA3 en CA1 y en el LS. Debido a la inestabilidad y debilidad de este último, se hizo necesario el uso de modelos matemáticos para realizar un estudio comparativo.

Los componentes del LFP obtenidos mediante ICA preservan la evolución temporal de las señales originales (Stone et al, 2002; Makarova et al., 2011) y, por consiguiente, los eventos en el generador de Schaffer pueden ser usados como marca temporal para estudiar los eventos producidos por CA3 en otras regiones. Se pueden discriminar tres tipos de eventos en el LFP que se corresponden con otros tantos modos de actividad en la región de CA3, y que involucran distintos grados de sincronización aferente (Fig. 17A): i) fEPSPs provocados por estimulación, ii) SPWs y iii) oscilaciones en la frecuencia gamma que suponen una actividad basal (Fernández-Ruiz et al., 2012a,b; Benito et al., 2014). Los tres tipos de eventos tuvieron una mayor potencia en la región CA1. En el LS, los fEPSPs provocados y las SPWs espontáneas pudieron ser reconocidos ocasionalmente en el componente mono- (LSN1) y di-sináptico (LSP1),

aunque con una amplitud mucho menor que en CA1. En cuanto a las oscilaciones gamma, no fueron evidentes en los generadores locales del LS, si bien se pudieron detectar mediante el

Figura 17. Patrones de actividad de los componentes del LFP en CA1 y LS. A) De izquierda a derecha: fragmentos de tiempo con eventos de LFP producidos por la actividad de CA3 (potencial provocado, Sharp Waves [SPWs], oscilación gamma [γ-Avg, n=1600 eventos]) y oscilaciones theta. Los asteriscos indican los componentes con origen monosináptico de CA3. B) Potencia media de los distintos componentes del LFP (n=11 animales para Schaffer y n=4 para los componentes del LS). (Tomado de Martín-Vázquez et al., 2015).

66 promediado de estos usando los eventos detectados en CA1 como marca temporal. Este promediado también resultó en potenciales visibles en el componente remoto LSrem2. Además,

éste presentó oscilaciones theta de pequeña amplitud que concordaban con las del hipocampo, que en trabajos previos ha sido adscrita al generador L-M. El hecho de que el componente

LSrem2 presentase oscilaciones theta y gamma muy similares a las de CA1, hacen pensar que se

trate de un generador remoto conducido por volumen desde el hipocampo. El generador remoto LSrem1 presentó una actividad irregular rápida intercalada con eventos similares a las

oscilaciones lentas de la corteza, lo que sugiere un origen propagado desde esa región. El generador L-M exhibió una actividad irregular de gran amplitud en la que se intercalaban períodos de oscilaciones gamma, y fue el único generador de CA1 que presentó oscilaciones theta.

Se estimó la potencia media de los distintos componentes del LFP en el electrodo de máxima