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Asignatura: AMC, Profesor: José María Naranjo, Carrera: Psicología, Universidad: UAM
Tipo: Ejercicios
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Borja Bardera Martín María Adriana Dobos Vanesa Martín García GRUPO 130 16/05/
José Eugenio Ortega Despacho: 60 Email: [email protected] José María Naranjo Despacho: 61 Email: [email protected]
En esta sesión discutiremos sobre algunas cuestiones relacionadas con el Laberinto acuático de Morris.
1. Documental sobre memoria espacial y el uso de laberintos para estudiarla en animales explicado por Richard Morris. 2. Una vez discutido estos aspectos, podéis consultar el siguiente texto en el que se explica detalladamente el laberinto de agua de Morris (extraído de Vicens, P., Redolat, R., Carrasco, M.C., 2003). Aprendizaje espacial y laberinto de agua: metodología y aplicaciones. Psicothema, 15 (4), 539-544. El laberinto de agua es uno de los modelos más empleados en el estudio de la memoria espacial en roedores. En este laberinto los animales tienen que nadar para localizar una plataforma oculta. Este paradigma resulta de especial interés, puesto que no necesita de la privación de agua o comida ni de la aplicación de una descarga eléctrica para motivar la conducta. Además, se requieren relativamente pocos ensayos, ya que los animales aprenden rápido, guiándose por claves extra-laberinto, y se pueden valorar los efectos de los fármacos sobre los procesos de aprendizaje y memoria de forma más efectiva que en otros laberintos de adquisición más lenta, como el laberinto radial, en el que resulta más difícil distinguir entre los efectos agudos y crónicos. No obstante, hay una correlación elevada entre los efectos de las manipulaciones farmacológicas en el laberinto de agua y el radial, aunque el primero parece ser más sensible a las alteraciones cognitivas (Myhrer, 2003). En el laberinto acuático también se evita que los animales utilicen claves no espaciales, como el olor para resolver la tarea, y, además, las estrategias de aprendizaje son más fáciles de detectar y cuantificar que en el laberinto radial (Hodges, 1996; D’Hooge y De Deyn, 2001). A pesar de todas estas ventajas, el hecho de que la inmersión en el agua puede aumentar el nivel de estrés de los animales, supone una variable importante a considerar a la hora de aplicar este modelo. Descripción y procedimiento El laberinto de agua fue diseñado por R.G. Morris para evaluar la memoria espacial en ratas (Morris, 1984). Consiste en una piscina circular llena de agua en la que se sitúa una plataforma que debe ser localizada por el animal y cuya temperatura oscila entre 18 y 27 °C, según se utilicen ratas o ratones. En el procedimiento tradicional, el agua se vuelve opaca con leche o alguna sustancia no tóxica, aunque se ha demostrado que no es necesario, ya que el animal nada con la cabeza por encima del agua, lo que le impide ver la plataforma. El laberinto también se adapta para ratones variando el tamaño del diámetro (120-200 cm para ratas y 73-180 cm para ratones) y la altura de las paredes (56-75 cm para ratas y 28- 57 cm para ratones), así como la plataforma de escape (19 x 22 cm para ratas y 6 x 6 cm para ratones). La versión tradicional del laberinto es una tarea espacial en la que los animales nadan desde diferentes puntos de salida situados en el perímetro de la piscina hasta encontrar la plataforma sumergida en el agua. Con este test es posible valorar la memoria de referencia, si la plataforma permanece en el mismo lugar durante los ensayos; y la memoria de trabajo, cuando se cambia la plataforma de posición en cada ensayo. Así, la memoria de referencia es independiente de los ensayos y permite aprender el procedimiento general para la ejecución de la
tarea. En cambio, la memoria de trabajo es una memoria temporal que depende de cada ensayo. Mediante variaciones metodológicas, el laberinto de agua también se utiliza como tarea no espacial. En este procedimiento la plataforma es visible y puede llevar acoplada alguna señal, por lo que los animales resuelven la tarea sin hacer uso, necesariamente, de la información espacial (esencial para la plataforma sumergida). De hecho, ambas versiones (oculta-visible) no son igualmente sensibles a los déficits conductuales. Un deterioro en la versión visible sugeriría que el tratamiento experimental está afectando a otras capacidades más que al aprendizaje espacial «per se» (Morris, 1984). Sin embargo, incluso con la plataforma visible, los animales podrían hacer uso de información espacial para localizar la plataforma. Únicamente una ejecución correcta de la versión oculta junto con un deterioro de la visible indicaría que los déficits motivacionales o sensoriomotores no contribuyen significativamente al aprendizaje espacial (D’Hooge y De Dyen, 2001). En la fase de adquisición se introduce al animal con el hocico apuntando hacia las paredes de la piscina para que busque la plataforma durante 60 o120 seg. Caso de no encontrarla se le coloca entre 20 o 30 seg en la plataforma. Se considera que un animal ha encontrado la plataforma cuando permanece en ella 5 o 10 seg. Después se retira al animal de la plataforma y se le deja descansar brevemente antes de iniciar el siguiente ensayo. Este procedimiento se repite en los distintos ensayos y a lo largo del entrenamiento. La capacidad del animal para localizar eficientemente la plataforma depende de la utilización de las claves que rodean a la piscina, siendo necesarias al menos dos señales extra-laberinto para localizar la meta invisible (Prados y Trobalon, 1998). Después de esta fase de adquisición o aprendizaje, que puede durar varios días, se realiza una prueba final de retención o «ensayo de prueba» sin plataforma durante 60 o 100 seg. Ésta es una prueba de preferencia espacial en la que si el animal ha aprendido nadará más tiempo en el cuadrante meta, es decir, donde previamente estaba situada la plataforma (ver Figura 1). Figura 1. (A) Laberinto de agua y lugar donde se sitúa la plataforma sumergida (representada por un pequeño cuadrado). (B) Trayectoria que realiza el animal para alcanzar la plataforma sumergida durante la fase de adquisición. En el primer día de entrenamiento muestra un patrón de búsqueda desorientado, mientras que el último día su trayectoria es directa hacia la plataforma sumergida. (C) Trayectoria del animal en la prueba final sin plataforma. En esta prueba de retención nada más tiempo en el cuadrante donde estaba situada la plataforma Evaluación de la ejecución Las medidas conductuales más utilizadas son la latencia de escape en los ensayos de adquisición (tiempo que transcurre hasta que alcanza la plataforma) y el porcentaje de tiempo en el cuadrante meta durante la prueba final. La adquisición se refleja en las menores latencias de escape a lo largo de los días y la retención en el mayor porcentaje de tiempo en el cuadrante meta. Estas medidas se registran mediante cronómetros o por métodos computerizados, ya que ambos registros presentan correlaciones elevadas. El Ethovision u otros analizadores de imagen digital valoran conductas más específicas (distancia a la meta, velocidad de natación, agudeza de nado o error en el ángulo de la cabeza) y son más sensibles a los factores que afectan la ejecución (Gerlai, 2001). Es posible determinar también el «error de búsqueda», basado en la distribución de la ejecución del animal en los ensayos de entrenamiento. Esta medida refleja la mejora para localizar el objetivo y es más sensible a los efectos de la edad sobre la ejecución que el registro de la distancia recorrida (Gallagher, Burwell y Burchinal, 1993). Durante la prueba final se pueden valorar distintos parámetros: exactitud del ángulo de la cabeza, porcentaje del camino recorrido en el cuadrante de entrenamiento o número de cruces sobre el lugar donde se localizaba anteriormente la plataforma.
ANEXO II. Sesiones P2 y P Objetivos: ▪ Observar y medir la conducta de ratas bajo tres diferentes condiciones experimentales en una prueba de aprendizaje espacial utilizada habitualmente en estudios psicobiológicos de aprendizaje y memoria. ▪ Analizar el efecto de la edad y de la administración de un antagonista de los receptores NMDA en el aprendizaje. Situación experimental: Laberinto acuático de Morris (Morris Water Maze, MWM). En este experimento, el laberinto acuático consiste en un tanque circular de 1.20 cm de diámetro y 30 cm de altura, en el que hay una plataforma de 28 cm de alto y 16 cm de diámetro. El tanque está lleno de agua enturbiada con leche, de forma que la plataforma queda oculta. Puesto que a las ratas no les gusta el agua, cuando se les introduce en el tanque nadarán hasta encontrar la plataforma, donde pueden ponerse de pie. Las ratas aprenden rápidamente a localizar la plataforma a pesar de no poder verla (basándose en pistas externas al tanque). El tiempo que tarda en localizar la plataforma puede utilizarse como variable dependiente indicadora de aprendizaje espacial. Las ratas se introducen en el agua en cuatro ensayos diferentes, en cada ensayo el animal se introduce por un punto espacial diferente (N, S, E, O). El ensayo finaliza cuando el animal localiza la plataforma y se sube a ella. Si no la localiza en un tiempo máximo de 60 segundos, la experimentadora pone la rata en la plataforma y la deja sobre ella durante 10- 20 segundos y a continuación comienza el ensayo siguiente. Tarea a realizar: Se trata de estudiar si existen diferencias en el aprendizaje espacial medido mediante esta tarea entre 3 grupos experimentales: ▪ Grupo Rata joven ▪ Grupo Rata vieja (24 meses de edad) sin ningún tratamiento. ▪ Grupo Rata tratada con MK-801 (antagonista del glutamato que bloquea los receptores NMDA) La variable dependiente (índice del aprendizaje) es el tiempo que tarda el animal en cada ensayo en localizar la plataforma (si no la localiza, el tiempo será el máximo, es decir 60 segundos). Cada grupo medirá con un cronómetro el tiempo empleado en localizar la plataforma en cada uno de los 4 ensayos y los anotará en las tablas siguientes:
Para hablar de la homogeneidad de cada grupo, sacamos los gráficos de los resultados, que son: Grupo 1: En el eje de ordenadas se representa el tiempo en segundos promedio. En el eje de abscisas se representa cada uno de los roedores de cada ensayo. Dentro de este grupo encontramos que el primer ensayo muestra mayor homogeneidad en la conducta de los seis roedores, seguido del cuarto ensayo y del segundo. El tercer ensayo muestra el mayor contraste y cuenta con tres valores temporales promedio más bajos. Grupo 2:
En el segundo grupo encontramos que la homogeneidad decrece a medida que transcurren los 4 ensayos. El primer ensayo tiene mayor homogeneidad y valores temporales más altos al contrario que el cuarto ensayo, lo que indica un efecto de aprendizaje muy notable, Grupo 3: En este grupo se muestran valores constantes a lo largo de los ensayos por otra y disminución progresiva por otra. No se aprecia el contraste que hemos comentado en el segundo grupo.
3. ¿Qué es un receptor NMDA? ¿En qué proceso, relevante en el aprendizaje, están involucrados los receptores NMDA? NMDA (N-metil-D-aspartato) es una proteína que realiza la función de receptor ionotrópico del glutamato, interviniendo en los procesos sinápticos. El canal formado por este receptor permite el paso del Ca2+, K+^ y Na+^ a la neurona postsináptica, aunque destaca por su permeabilidad al Ca2+^ ya que la acumulación de estos iones desencadena una serie de cambios bioquímicos en las células nerviosas dando lugar a cambios en su estructura, y siendo la causante de la consolidación de estructuras cerebrales y por consiguiente de la memoria. 4. ¿Cuál es el efecto que producen los antagonistas (ej. MK-801) en los receptores NMDA? MK-801 es un antagonista no competitivo del receptor NMDA en el hipocampo que bloquea la inducción de Potenciación a Largo-Plazo, retarda la adquisición de tareas espaciales y empeora la adquisición de tareas de evitación pasiva. También puede deteriorar la plasticidad sináptica,
Referencias Redolat, R., Carrasco, M. D. C., & Simón, V. M. (1998). Efectos de la administración aguda de MK-801, antagonista no competitivo de los receptores NMDA, sobre la evitación activa en ratones. Psicothema , 10 (1), 135-141. Paredes, J. Á. G. (2002). Memantina y sistema del Glutamato: su papel en la enfermedad de Alzheimer. Rev. Mex. de Neuroci , 3 (2), 97-101. Neira, F., & Ortega, J. L. (2004). Antagonistas de los receptores glutamatérgicos NMDA en el tratamiento del dolor crónico. Revista de la Sociedad Española del Dolor , 11 (4), 48-60. Balderas, I., Ramírez-Amaya, V. & Bermúdez-Rattoni, F. (2004). Cambios morfológicos asociados a la memoria. REV NEUROL, 38 (10): 944- 948
