Estudio encuentra que el aprendizaje del hipocampo empeora en roedores hembras y mejora en machos durante la pubertad
Crédito: Christine M. Gall
La investigación de neurociencia sugiere que los roedores machos adultos y los humanos se desempeñan mejor que las hembras en tareas espaciales. Estas son tareas que implican la capacidad de comprender y recordar las relaciones espaciales entre diferentes objetos en el espacio.
Los hallazgos anteriores también sugieren que los hombres tienen un umbral más bajo para la potenciación a largo plazo (LTP) de las sinapsis en las regiones CA3 y CA1 del hipocampo, que se sabe que están asociadas con el aprendizaje y la memoria. Si bien estos hallazgos concuerdan con varios estudios anteriores, el conocimiento de los mecanismos celulares de LTP y el aprendizaje provienen de estudios de roedores machos, en lugar de comparar los mecanismos de los machos con los de las hembras en diferentes etapas de desarrollo.
Investigadores de la Universidad de California en Irvine han llevado a cabo recientemente un estudio que investiga las diferencias sexuales en la LTP y la memoria que pueden surgir durante la adolescencia. Curiosamente, sus hallazgos, publicados en Nature Neuroscience, sugieren que el aprendizaje espacial del hipocampo es, de hecho, mejor en roedores hembras preadolescentes, aunque esta tendencia se invierte en la edad adulta. El estudio reciente fue realizado principalmente por Aliza A. Le, estudiante de posgrado en UC Irvine, bajo la supervisión de Christine M. Gall y Gary Lynch.
«Mi colega Gary Lynch y yo hemos estado estudiando los mecanismos de LTP y aprendizaje basado en el hipocampo, desde hace algún tiempo», dijo a MedicalXpress Christine M. Gall, una de las investigadoras que llevó a cabo el estudio. «En 2018, publicamos un artículo que informa sobre las diferencias sexuales en los mecanismos específicos de potenciación en el hipocampo CA1, que es el área que estudiamos en este artículo en particular».
CA1 es una de las principales regiones cerebrales examinadas cuando investigar los mecanismos neurales del aprendizaje. La primera razón de esto es que se trata de una estructura organizada de forma sencilla, por lo que es fácil de visualizar y estudiar. La segunda es que se sabe que está asociada con el aprendizaje espacial y la memoria episódica (es decir, recuerdos personales de eventos cotidianos).
«Gabrielle Rune en Alemania fue la primera en informar que la LTP dependía del estrógeno en las mujeres y no en los hombres», explicó Gall. «Con base en estos hallazgos, mi equipo de investigación y yo elaboramos algunas de las vías de señalización química en la sinapsis que subyacen a esta diferencia de sexo entre hombres y mujeres y también mostramos que en las mujeres tenían un umbral de LTP más alto».
En su trabajo anterior, Gall, Lynch y sus colegas encontraron que era más difícil inducir LTP en roedores hembras que en machos. Como se cree que la LTP es un mecanismo celular primario detrás del aprendizaje, sus hallazgos sugirieron que las mujeres aprenden tareas espaciales a un ritmo diferente o más lento que los hombres.
«LTP es el cambio que ocurre en su cerebro con al menos algunas formas de aprendizaje», dijo Gall. «Nuestros hallazgos sugirieron que habría un umbral de aprendizaje diferente en las mujeres y nuestros hallazgos demostraron que este era el caso».
Los investigadores observaron que al aprender a completar tareas espaciales, que se sabe que están asociadas con la actividad en la región del hipocampo CA1, las hembras requirieron un poco más de entrenamiento que los machos. Dado que una de las diferencias clave entre los sexos es el estrógeno, una hormona que juega un papel clave en el desarrollo reproductivo de las mujeres, Gall y sus colegas decidieron observar más de cerca la LTP y el aprendizaje del hipocampo en las mujeres antes y después de la pubertad, que es cuando los niveles de estrógeno aumentan en las mujeres.
«Originalmente, pensamos que no habría diferencias de sexo antes de la pubertad, pero ese no fue el caso», explicó Gall. «Descubrimos que había una diferencia de sexo muy sólida, pero nos sorprendió mucho descubrir que las mujeres tenían un umbral más bajo tanto para la LTP como para el aprendizaje que los hombres. Entonces, antes de la pubertad aprendieron más fácilmente y con menos entrenamiento que los hombres y eso requirió menos estimulación eléctrica para provocar LTP en las hembras que en los machos».
Los investigadores luego intentaron bloquear el principal receptor de estrógeno que mediaba la plasticidad sináptica en el cerebro de los roedores hembra. Encontraron que el aprendizaje del hipocampo estaba influenciado por el mismo receptor de estrógeno tanto antes como después de la pubertad.
«En nuestro estudio reciente, dimos un paso atrás de lo que habíamos observado en roedores adultos, para ver si el umbral de LTP fue diferente y encontró que esta plasticidad funcional se inducía más fácilmente en las mujeres», dijo Gall. «Primero, documentamos firmemente esto estadísticamente y luego comenzamos a probar hipótesis sobre cuál podría ser la diferencia que observamos».
Al realizar sus experimentos, los investigadores confiaron en la experiencia de Lynch, quien ha estado realizando experimentos basados en electrofisiología centrados en las regiones del hipocampo CA1 y CA3 durante mucho tiempo. Con base en los hallazgos que reunió en sus estudios anteriores, Lynch planteó la hipótesis de que los cambios en la inhibición podrían estar en la raíz de los cambios en la LTP y el aprendizaje observados en las mujeres.
«Cuando estimulas las regiones del cerebro con el tiempo, normalmente pasan algunas cosas», explicó Gall. «Si aplicas cuatro pulsos cortos, normalmente hay un aumento en la respuesta y luego disminuye. Eso se debe a que la primera respuesta también activa las interneuronas inhibitorias, que suprimen las respuestas posteriores en un tren corto. Esa supresión no era evidente antes de la pubertad».
Esencialmente, los investigadores observaron que antes de la pubertad, los roedores hembra no mostraban esta inhibición (es decir, un período durante el cual se suprimen las respuestas neuronales). Esta observación los inspiró a examinar más a fondo las respuestas específicas que podrían estar asociadas con la actividad de un receptor excitatorio, conocido como receptor NMDA.
«Estábamos obteniendo una mayor activación de los receptores NMDA en las mujeres», Gall dijo.
«Esto sería consistente con los cambios en la inhibición que ocurren en las mujeres durante la pubertad».
En sus experimentos, el equipo también usó una técnica para observar proteínas en las sinapsis, desarrollada por su laboratorio. Si bien existen otros métodos existentes para examinar proteínas a alta resolución, la mayoría de estos son lentos y no evalúan un gran número de sinapsis.
Por otro lado, la técnica analítica creada por Gall y sus colegas puede utilizarse para simplemente tomar imágenes de decenas de miles de sinapsis en un marco de tiempo más corto y para medir proteínas en esas sinapsis utilizando sistemas automatizados. Este enfoque se puede utilizar para cuantificar los receptores GABA y los receptores NMDA, así como las sinapsis inhibitorias, en el cerebro de un roedor en diferentes momentos.
«Descubrimos que no hubo un cambio en la cantidad de sinapsis inhibitorias con la edad, pero la composición proteica de esas sinapsis cambió», dijo Gall. «Hicimos una lista de proteínas receptoras de GABA que queríamos observar, pero priorizamos algunas, porque se sabe que ciertos receptores sinápticos inhibidores son más frecuentes en las dendritas, a diferencia de los cuerpos celulares. Nos enfocamos en estos, así como en los que estudios anteriores sugirieron que estaban regulados por esteroides». Estos estudios identificaron una proteína específica que cambia en las sinapsis inhibitorias con la edad y luego, usando un fármaco que bloquea la acción de esta proteína, el aprendizaje en hembras adultas podría mejorarse a niveles observados en animales preadolescentes.
El Los hallazgos recopilados por este equipo de investigadores podrían tener numerosas implicaciones importantes. En primer lugar, brindan una nueva perspectiva sobre las posibles diferencias sexuales en el aprendizaje, lo que demuestra que las mujeres simplemente pueden aprender de manera diferente a los hombres.
«Con frecuencia, cuando exploran un entorno, incluso si solo miran una imagen, las mujeres tienden a explorarlo más a fondo en comparación con los hombres, en lugar de solo mirar las señales dentro de ese entorno», explicó Gall. «Entonces, realmente parecen estar usando una estrategia de aprendizaje diferente y en algunas pruebas que requieren que los participantes miren algo y obtengan la respuesta rápidamente, la estrategia femenina no va a ser óptima».
Sorprendentemente, cuando compararon el desempeño de los roedores hembra con el de los roedores machos en una tarea no espacial, es decir, una tarea que implicaba identificar objetos, encontraron que estaban emparejados, sin que ningún sexo superara al otro. En las dos tareas espaciales que emplearon, por otro lado, las mujeres se desempeñaron mejor que los hombres antes de la pubertad y peor que los hombres después de la pubertad.
«Un pensamiento que hemos tenido es que el umbral más alto en las mujeres podría tienen ventajas en situaciones en las que las personas no necesitan codificar todo lo que encuentran», dijo Gall. «Las mujeres pueden tener un mejor filtro para el ruido ambiental y serán un poco más específicas sobre las cosas que recuerdan, mientras que en los hombres el filtro está un poco más bajo y habrá más codificación, incluidas las señales no destacadas». /p>
En sus estudios futuros, Gall y sus colegas quisieran probar su hipótesis, para determinar si la estrategia de aprendizaje utilizada por las mujeres podría ser más ventajosa al completar algunas tareas que otras. Sin embargo, para hacer esto, primero tendrían que idear nuevas tareas que pudieran favorecer las diferentes estrategias de aprendizaje que plantearon como hipótesis.
Hasta ahora, la mayoría de los estudios que exploran los mecanismos de aprendizaje en el cerebro se realizaron en roedores machos, primates machos u otros animales machos. Como resultado, los neurocientíficos tienen una buena comprensión de los mecanismos de aprendizaje, la codificación y la plasticidad sináptica en el cerebro masculino, pero no están seguros de hasta qué punto coinciden con los del cerebro femenino.
«Nuestro estudio destaca el hecho de que hemos pasado por alto un sistema que tiene algunas diferencias mecánicas fundamentales; aunque tenemos muchos trastornos neuropsiquiátricos que son más frecuentes en las mujeres, la gran mayoría de nuestros estudios se centran en los hombres», dijo Gall. «Por ejemplo, más mujeres tienen una mayor incidencia de depresión y ansiedad, que a menudo surgen con el inicio de la pubertad, por lo que para comprender mejor estos trastornos necesitamos más estudios en mujeres».
El trabajo reciente de Gall y sus colegas describen las posibles razones por las que el umbral de plasticidad sináptica cambia en las mujeres durante la pubertad. Sin embargo, no explica por qué el aprendizaje del hipocampo en los machos mejora en los machos después de la pubertad.
«No son solo las hembras las que están cambiando, los machos también están cambiando, pero realmente no sabemos por qué». dijo Gall. «Como no vimos un cambio en la inhibición en los hombres en ese marco de edad, que es un fenómeno importante en las mujeres, ahora estamos analizando las actividades de señalización de los receptores de neurotransmisores en los hombres, para tratar de comprender por qué su mecanismo de codificación es también cambia durante la adolescencia».
Estudios de neurociencia han encontrado que el aprendizaje de LTP está asociado con un cambio en la forma de las sinapsis en el cerebro. En el pasado, el equipo de Gall y otros neurocientíficos intentaron comprender mejor los mecanismos moleculares que subyacen a este cambio de forma. En sus próximos estudios, los investigadores de UC Irvine también planean investigar las posibles razones por las que estos procesos moleculares se desencadenan más fácilmente en los hombres cuando ingresan a la vida adulta.
«Al mismo tiempo, también nos gustaría intentar revelar las consecuencias de las diferencias de sexo que identificamos, para comprender si hay casos en los que tener un umbral más alto para la codificación es en realidad adaptativo o beneficioso», dijo Gall.
Anteriormente, Gall y Lynch también realizaron estudios en hombres roedores evaluando el potencial del entrenamiento espaciado. El entrenamiento espaciado esencialmente implica tratar de enseñar a los roedores dónde están los objetos en un laberinto. El equipo descubrió que sacarlos intermitentemente del laberinto para que pudieran procesar lo que aprendieron condujo a un aprendizaje más eficiente.
Estos hallazgos sugieren que el entrenamiento espaciado es muy beneficioso para entrenar roedores machos. En sus trabajos futuros, les gustaría tratar de determinar si también es ventajoso para los roedores hembra.
«Aliza Le, la estudiante graduada que dirigió el estudio, estaba encantada de descubrir que a las hembras les estaba yendo mejor que los hombres antes de la pubertad y ahora planea explorar más este hallazgo», agregó Gall. «Creo que todos queremos ver a dónde puede llegar esto y comprender el impacto de estas diferencias en el aprendizaje, así como en otros dominios, como los trastornos psicológicos».
Explore más
Un estudio revela procesos neurobiológicos que ocurren durante la pubertad y desencadenan diferencias sexuales en el aprendizaje y la memoria. Más información: Los roedores hembras preadolescentes han mejorado la LTP del hipocampo y el aprendizaje en relación con los machos, revirtiéndose en la edad adulta. medida que aumenta la inhibición. Neurociencia de la naturaleza (2022). DOI: 10.1038/s41593-021-01001-5. Información de la revista: Nature Neuroscience
2022 Science X Network
Cita: Un estudio encuentra que el aprendizaje del hipocampo empeora en roedores hembras y mejora en machos durante pubertad (2022, 1 de marzo) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-03-hippocampal-worsens-female-rodents-males.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.