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Rev. Invest. Mar. 22(1):7-18, 2001 ESTUDIO ELECTROFISIOLÓGICO EN EL CEREBRO DEL
CANGREJO MORO (Menippe mercenaria) SEMI-INTACTO,
NO ANESTESIADO NI RESTRINGIDO.
Karina I. Maldonado-León y Oscar H. Hernández Laboratorio de Neurobiología, Centro de Investigaciones en Enfermedades Tropicales. Universidad Autónoma de Campeche. Campeche, México. RESUMEN
En este estudio demostramos la factibilidad de obtener registros de actividad eléctrica cerebral en un decápodo marino bajo
condiciones de animal completo, no anestesiado ni restringido; donde el animal conserva íntegros sus sistemas regulatorios
vascular, nervioso y neuroendocrino. Se encontró una actividad espontánea dominada por espigas que es influenciada
grandemente por el nivel de excitación motora del animal. Asimismo se obtuvieron evidencias de que el cerebro de estos
animales es capaz de detectar señales visuales estructuradas, cuerpos en movimiento y estímulos táctiles. Finalmente se
plantea la posibilidad de utilizar esta preparación como modelo experimental para evaluar el efecto de sustancias
neuroactivas.
Palabras clave: electrofisiología; cerebro; condiciones controladas; Menippe mercenaria.
ABSTRACT

In this study we demonstrated the feasibility to get brain electrical recordings from one unanesthetized and unrestrained
marine crab under such conditions that conserve intact its vascular, neural and neuroendocrine systems. We found that
spontaneous activity is dominated by spikes and largely influenciated by the motor excited level of the animal. Likewise, we
get clear evidences that the brain is able to detect structured visual signals, moving objects and tactile stimuli. Finally, we
outline the possibility to use this preparation as experimental model to evaluate the effect of neuroactive agents.
Key words: electrophysiology; brain; controlled conditions; Menippe mercenaria.

INTRODUCCION

A pesar de la gran cantidad de información que día a
neurofisiológicos y conductuales. La actividad eléctrica día se genera en el área de las neurociencias, existen espontánea es un ejemplo primordial de una propiedad aún muchas incógnitas sobre la manera de funcionar de emergente de una población neuronal, donde aún el las células en conjunto. Aunque existe un basto conocimiento extenso de las funciones de células conocimiento a nivel de componentes moleculares e individuales no puede predecir ni explicar el modo de intracelulares y aún de circuitos, se desconoce con funcionar de dicho ensamblaje organizado. Otra certeza cómo el cerebro realiza funciones de variedad de registro extracelular que ha demostrado ser reconocimiento, evaluación y modulación de entradas muy útil en la clínica y en el laboratorio experimental sensoriales, coordinación de respuestas, aprendizaje, utilizando animales completos es la de Potenciales control motor, etc. Para estudiar estas funciones, los Evocados (PEs), los cuales difieren de la actividad registros poblacionales de neuronas han permitido la eléctrica espontánea en que conllevan relaciones correlación robusta con estímulos sutiles, estados y temporales definidas con el inicio del estímulo, tienen un eventos cognitivos y la aparición de descriptores patrón definido de repuesta característico de un sistema sofisticados de cooperatividad, dinámicas y específico y usualmente aparecen en un área características (Basar, 1992). circunscrita del sistema nervioso central donde se localiza el tejido activo (Chang, 1959). Los PEs ofrecen Los registros extracelulares de la actividad eléctrica un gran número de medidas de forma, latencias y espontánea del cerebro han sido útiles para estudiar el dinámicas que no pueden predecirse de registros de principal centro integrador de la información sensorial y células individuales, además indican eventos, relaciones para establecer correlaciones entre eventos temporales, secuencias y dependencias y pueden Maldonado-León y Hernández: Estudio electrofisiológico en el cerebro del cangrejo moro Menippe mercenaria. involucrar actividades celulares con o sin espigas que al y que es posible detectar la respuesta cerebral evocada menos influencian los procesos integrativos (Bullock y por patrones visuales complejos (cuadros o rayas), así como la respuesta a estímulos táctiles o a sustancias neuroactivas. El obtener registros cerebrales en Aunque la mayoría de estos estudios han sido realizado preparaciones semi-intactas, abre la posibilidad de en mamíferos, cada vez se da un mayor énfasis a la correlacionar la actividad espontánea con estados importancia de extender dichos estudios ha animales conductuales así como de estudiar las dinámicas simples como invertebrados los cuales representan fisiológicas de los sistemas sensoriales. grandes ventajas metodológicas y conceptuales (Bullock, 1984; Bullock y Budelmann, 1991; Bleckman y MATERIALES Y METODOS
cols., 1991; Hernández y cols., 1996; Serrato y cols., 1. Animales.
En 1996, Hernández y cols., desarrollaron una técnica Los experimentos se realizaron en cangrejos moros para el registro de la actividad eléctrica del cerebro del (Menippe mercenaria) adultos de uno u otro sexo, en cangrejo de río o acocil (Procambarus clarkii) la cual ha intermuda, que fueron adquiridos de proveedores permitido estudiar las funciones integradoras de su locales. Se usaron animales con una longitud entre 6 y sistema visual (Serrato y cols., 1996), su 10 cm, fueron mantenidos en peceras con agua marina comportamiento circadiano de respuesta a la luz filtrada mediante rayos ultravioleta (salinidad 35 ppm) y (Hernández y Fuentes-Pardo, 1997) y ciertos alimentados diariamente con camarón fresco. La fenómenos eléctricos que han sido considerados como temperatura ambiente fue mantenida entre 20 y 22ºC; funciones cognitivas (Ramón y cols., 1999; Hernández y los ciclos de luz-oscuridad no fueron controlados. cols., 1999). En el acocil, como en otros invertebrados se ha mostrado que su actividad eléctrica cerebral Electrodo de registro y procedimiento
espontánea esta compuesta predominantemente por quirúrgico.
espigas (Hernández y cols., 1996) y que su cerebro es capaz de responder a diversos pulsos de luz Se utilizó un electrodo de registro similar al utilizado por monocromática integrando la información a través de Hernández y cols. (1996). Este consistió de un alambre circuitos neuronales diferentes (Serrato y cols., 1996). de plata o acero inoxidable con punta roma colocado Sin embargo, en ninguno de estos estudios se ha dentro de un tubo de acero inoxidable (ambos aislados evaluado la respuesta ha otras modalidades sensoriales eléctricamente), el cual rodea al ganglio y es conectado a tierra. La punta de plata hace contacto con la superficie del cerebro mientras que el otro extremo se Por otro lado y a pesar de existir numerosas especies conecta al sistema de registro. Para implantar el de decápodos marinos, ha la fecha no existen informes electrodo, previa anestesia con hielo, se practicó una sobre estudios de actividad eléctrica cerebral incisión cuadrada, aproximadamente 3x3 mm sobre la poblacional en preparaciones completas no cara dorsal del caparazón, inmediatamente detrás del anestesiadas ni restringidas. Estos animales poseen rostrum y a un lado de la línea media, para no dañar la también cerebros y órganos sensoriales sofisticados arteria oftálmica, por donde se introdujo el electrodo de (visual, táctil), su sistema nervioso central esta registro. Este ensamblaje es firmemente asegurado al anatómica y funcionalmente bien diferenciado y caparazón fijando uno o dos tornillos a los lados del mapeado y presentan típicos patrones conductuales electrodo y bañando toda el área con una placa de estereotipados (Wiersma, 1958; Wiersma y cols., 1964; cemento dental de fraguado rápido. Una vez que el Wiersma y Mill, 1965; Wiersma y Yamaguchi, 1966, electrodo ha sido implantado, se coloca nuevamente al 1967; Glantz y cols., 1981; Arbas y cols., 1988; animal en agua a temperatura ambiente para su recuperación total. La viabilidad de las preparaciones fue evaluada mediante los criterios descritos por Ache y Por lo tanto en este trabajo decidimos implementar en Sandeman (1980) en el acocil. A la muerte o sacrificio un decápodo marino (Menippe mercenaria) la técnica de del animal se pasaron a través del electrodo, Hernández y cols. (1996) para el registro de la actividad aproximadamente 10 mA de corriente constante (Grass eléctrica poblacional en preparaciones completas no mod. CCU1) para lesionar y señalar la ubicación anestesiadas ni restringidas. Mediante este método cerebral de la punta del electrodo. La localización de la decidimos probar la hipótesis de que estos animales marca de lesión se realizó mediante inspección visual presentan también una actividad eléctrica cerebral espontánea dominada por espigas y pocas ondas lentas Rev. Invest. Mar. 22(1):7-18, 2001 3. Adquisición
1. Actividad
Espontánea.
Los registros fueron amplificados (Grass 7P511) y filtrados a una banda entre 10 y 3000 Hz. La señal de Los registros de la actividad eléctrica espontánea (sin salida de los amplificadores es monitoreada en paralelo estimulación intencional aplicada) del ganglio cerebroide mediante un osciloscopio de rayos catódicos (Tektronix) que se presentan en este estudio, fueron obtenidos de y almacenada en una computadora (Macintosh animales no anestesiados ni restringidos en sus Performa 630) usando un convertidor analógico-digital movimientos y con capacidad de adoptar en forma libre (MP100 Biopac Systems). utilizando una velocidad de muestreo de 8 KHz.

4. Análisis.
Los trazos digitalizados fueron analizados con el
programa AcqKnowledge (Biopac Syst.) obteniendo el
espectro de potencias (FFT) de segmentos
seleccionados de 1 seg. Usamos el programa Igor
(Stapleton, Software) para obtener los histogramas de
frecuencia y el Cricket para las gráficas. Para comparar
los diferentes registros de actividad espontánea
dividimos el espectro de potencias en intervalos de
frecuencia de 50 Hz, les calculamos la integral y
determinamos sus valores máximos. La comparación
entre respuestas evocadas por patrones estructurados
se realizó mediante correlación lineal.

5. Actividad

El protocolo de patrones espaciales estructurados se
realizó presentando en un monitor una imagen de
barras negras y blancas horizontales de 24x18 cm. Este
patrón visual es invertido súbitamente a través de un generador acoplado (Grass 10VPG), el cual es Fig. 1. Actividad espontánea. Superior, ejemplo de un controlado desde la computadora. Se muestrearon trazo típico de actividad eléctrica cerebral espontánea segmentos de 200 mseg en cada disparo del generador durante un estado conductual de inmovilidad. 100-3000 de patrones visuales. La estimulación de cuerpos en Hz. Inferior, espectro de potencias de un segmento de 1 movimiento se realizó presentando frente al animal un cuerpo opaco y la estimulación táctil se efectuó dando pequeños golpes en la pecera mediante pulsos eléctricos aplicados a una bocina con un bastoncillo La actividad eléctrica registrada en el cerebro del adaptado a su eje longitudinal de desplazamiento. cangrejo está compuesta por un patrón complejo de pocas ondas lentas y numerosas espigas (Fig. 1A). Con 6. Animal
intoxicado.
el animal inmóvil no se registraron oscilaciones lentas (< 10 Hz) en forma consistente, en cambio de observaron Para los experimentos usando sustancias neuroactivas numerosas espigas de distinta morfología y tamaño, la utilizamos el plaguicida piretroide Cypermetrina (0.1 µ mayoría de ellas de corta duración (< 2 mseg) y g/l; Arrivo 200 CE, FMC) vertido directamente al agua elementos en un amplio segmento del espectro de de la pecera. Se tomaron registros control de actividad potencias, cuya máxima energía se ubicó alrededor de espontánea en cada animal (n=7) inmediatamente antes 400-500 Hz, alcanzando niveles de ruido entre 2 y 3 de la intoxicación y cada 15 min después de la KHz (n= 15; Fig. 1B). Dado que la ubicación del aplicación del piretroide hasta la obtención de un claro electrodo de registro no fue la misma en cada una de efecto conductual y/o electrofisiológico. La reversibilidad las preparaciones la amplitud de las espigas fue muy del efecto fue evaluada colocando nuevamente al variable sin embargo en general, se observaron espigas animal en agua limpia y tomando registros similares. con una amplitud entre 10 y 35 µV. En la Fig. 2 presentamos un histograma que muestra el contenido RESULTADOS
Maldonado-León y Hernández: Estudio electrofisiológico en el cerebro del cangrejo moro Menippe mercenaria. de espigas por segundo (de acuerdo a su amplitud) en espontánea de un animal en reflejo de defensa (reg. un registro de 6 seg de un animal inmóvil. Se puede inferior), que es un estado conductual de máxima observar que aquellas con una amplitud entre 10-15 µV excitación, se obtiene un mayor número de son las que dominan el registro, sin embargo, existen fluctuaciones y voltajes 4 a 5 veces el control. otras más grandes pero con menor frecuencia de Fig. 2. Histograma de espigas espontáneas. Contenido de Fig. 3. Efecto de la actividad motora del animal sobre la actividad espigas/segundo de acuerdo a su amplitud en un segmento de espontánea. Superior, inmovilidad. Medio, deambulación lenta del 6 segundos de un animal inmóvil. Como el nivel de ruido animal. Inferior, movimientos vigorosos que llegaron al reflejo de fluctuó entre 8 y 9 µV no se tomaron en cuenta las espigas con amplitudes iguales o menores a estos valores. Esta correlación positiva entre el número y amplitud de las espigas cerebrales con el grado de actividad motora 2. Carácter Temporal
no parece tener componentes discretos, sino que se produce de forma continua apareciendo aún con Contrario a lo reportado en el pulpo donde existen pequeños movimientos de algunos de los apéndices del períodos de gran actividad cerebral alternados con animal (antenas, patas, etc.). Será interesante en períodos de “silencio eléctrico”, el patrón eléctrico estudios posteriores determinar en forma cuantitativa el espontáneo del cangrejo (inmóvil), aunque con grado de correlación entre estos dos sistemas variaciones en la amplitud de sus componentes, es muy consistente en el tiempo, es decir, no muestra grandes 4. Respuestas Evocadas de Sistemas Sensoriales.
3. Influencia del Estado de Excitación.
Estudios previos han descrito la aparición de ráfagas de espigas cerebrales al aplicar estímulos luminosos. Estas Con el objeto de determinar la influencia que ejerce el espigas, al estar sincronizadas en tiempo con el grado de excitación del animal sobre la actividad estímulo han podido ser sujetas a promediación. Sin espontánea del cerebro, realizamos registros durante embargo no se sabe de informe alguno en decápodos diversos estados conductuales del cangrejo (Fig. 3). Se sobre la respuesta cerebral poblacional evocada por pudo observar que en relación al control (inmovilidad; estímulos sensoriales distintos a la luz. Por lo tanto, el registro superior), la actividad del animal es mayor objetivo de esta serie de experimentos fue demostrar la durante la deambulación (reg. medio), en donde factibilidad de registrar señales cerebrales evocadas aparecen un mayor número de espigas y componentes mediante estímulos visuales no luminosos y estímulos 2 o 3 veces mayores que aquellos obtenidos en el reposo. Adicionalmente, cuando se registra la actividad Rev. Invest. Mar. 22(1):7-18, 2001 desconocemos el momento preciso en el que cuerpo en A. Visual.
movimiento apareció en el campo visual del animal. En algunas ocasiones esta primera ráfaga va seguida de i). Respuesta a Patrones Estructurados.
otra de igual o mayor magnitud relacionada con el movimiento de las quelas y patas del animal al ser Con el objeto de probar la hipótesis de que el cangrejo es capaz de detectar cambios en la estructura de un determinado campo visual, debido a que posee un sistema visual complejo que incluye numerosas fibras a las que no se ha asignado un determinado papel,
aplicamos estímulos espaciales estructurados
consistentes en barras negras sobre un fondo blanco en
la modalidad de transposición de patrones y registramos
la actividad cerebral (n=5). En la Fig. 4A presentamos
seis registros obtenidos de un mismo animal en el que
se aprecia que con una latencia de 35 a 45 mseg
aparece una ráfaga de entre 3 y 7 espigas individuales
con amplitudes hasta de 40 µV. En algunas ocasiones
es posible ver una segunda ráfaga breve a los 20 mseg
después de la primera, sin embargo, este segundo
componente es más lábil y no está presente en todos
los registros. Durante la recolección de estos datos se
puso especial cuidado en observar la inmovilidad del
animal para evitar tomar en cuenta respuestas no
visuales provenientes del sistema motor.
La respuesta a cada estímulo es claramente
identificable, no obstante, debido a pequeñas
variaciones en el tiempo de aparición de los distintos
componentes no es posible obtener respuestas
promediadas, por lo que en la Fig. 4B presentamos un
histograma post-estímulo de los registros anteriores en
el que se aprecia claramente la mayor descarga a los 50
mseg. No se observaron diferencias significativas (r >
0.9) en los valores de latencia y/o número de espigas
evocadas entre los animales examinados.

ii). Respuesta a Cuerpos en Movimiento.
En la Fig. 5 presentamos la respuesta cerebral al aplicar
movimiento de un cuerpo opaco en el campo visual del
animal (n = 12). Se puede observar que la respuesta
está compuesta de numerosas espigas rápidas (< 2
mseg) y de amplitud hasta de 3-4 veces mayor a las
observadas en la actividad espontánea. Sin embargo,
encontramos que no hay un patrón específico de
disparo para el tipo de fibras visuales mediadoras de
estas respuestas, pues los potenciales presentaron una
gran variabilidad en su amplitud (20-100 µV) y también Fig. 4. Potenciales cerebrales evocados por estímulos visuales estructurados. Panel superior, 6 respuestas individuales al en el número de espigas evocadas. Esto dio origen a invertir súbitamente un patrón de 2 barras negras y 2 blancas que la duración de la respuesta fuera desde un monitor colocado a 15 cm de los ojos del animal, a extraordinariamente variable (50 – 600 mseg), pues través de una pecera de vidrio plano. Panel inferior, aunque presentó un inicio súbito, el regreso al nivel histograma post-estímulo de los 6 registros anteriores basal en algunas ocasiones fue rápido pero en otras fue tomando en cuenta el número de espigas iguales o mayores a bastante lento. Tampoco fue posible determinar la latencia de aparición de la ráfaga debido a que Maldonado-León y Hernández: Estudio electrofisiológico en el cerebro del cangrejo moro Menippe mercenaria. neuronal en espigas ha desaparecido, lo cual se correlacionó con el deterioro conductual del animal, pues en esta fase no presentó movimientos espontáneos o reflejos ni respuesta a estímulos. Para obtener la reversibilidad del proceso y evitar la muerte del animal fue necesario sacar en este momento al animal de la pecera con Cypermetrina y colocarlo en otra con agua limpia bien oxigenada. Durante esta fase, el animal recuperó paulatinamente tanto su actividad neural “normal” como su actividad motora y sus reflejos. En el resto de los animales evaluados se pudo observar también una supresión de la actividad neural y conductual entre los 90 y 120 minutos. En todos los casos se obtuvo un restablecimiento completo de los animales después de las 3 horas en agua limpia. En esta etapa no se realizaron experimentos con Cypermetrina “pura” y/o controles aplicando solamente los solventes que acompañan a dicho plaguicida en su Fig. 5. Respuesta cerebral a objetos en movimiento. Se muestra la respuesta del cerebro de un cangrejo durante el paso de un objeto
opaco a través de su campo visual. Antes, durante y después del
estímulo no se observó movimiento alguno del animal.
B. Táctil.
Con el objeto de examinar el patrón de disparo cerebral
asociado a un estímulo táctil aplicamos pequeñas
percusiones a la pecera durante la inmovilidad del
animal (n=12). Como puede observarse en la Fig. 6 la
respuesta consistió principalmente de una ráfaga de
espigas rápidas de gran voltaje (hasta de 60-70 µV) y de
duración variable que apareció a los pocos milisegundos
de aplicado el estímulo. En la figura se observa la
presencia de algunos componentes “lentos” (> 100 hz)
pero que no son consistentes en cada respuesta. Tal
como ocurrió al estimular con cuerpos en movimiento, Fig. 6. Respuesta cerebral a estimulación táctil. Ráfaga de espigas cerebrales que aparece al aplicar pequeños glopes a la pecera del estas respuestas presentaron una gran variabilidad en animal, el cual permaneció inmóvil antes, durante y después del la frecuencia y amplitud de las fluctuaciones, de tal manera que no se observó un patrón de activación DISCUSION
5. Animales
Intoxicados.
En este estudio esencialmente descriptivo se ha mostrado que es posible registrar la actividad eléctrica En este trabajo evaluamos el efecto del piretroide cerebral poblacional del cangrejo no anestesiado ni Cypermetrina (Arrivo 200 CE®) sobre la actividad restringido en sus movimientos y con capacidad espontánea de las neuronas cerebrales del cangrejo conductual propia (deambulante). Una vez recuperados (n=5) como punto de partida para estudios futuros del procedimiento quirúrgico los animales mostraron un acerca de los mecanismos celulares involucrados en la comportamiento aparentemente normal en el acuario, toxicidad de sustancias neuroactivas. En la Fig. 7 se alimentándose, deambulando y presentando reacciones presentan los registros control (superior), 2 horas reflejas a estímulos externos (escape, defensa). Es después de aplicar 0.1 µg/l del piretroide al agua de la importante señalar que la factibilidad de registrar pecera (medio) y la recuperación de la respuesta 2:30 actividad eléctrica cerebral en el animal semi-intacto horas después de haber pasado nuevamente al animal abre la posibilidad de correlacionar patrones a un acuario con agua limpia (inferior). Se puede electrográficos con conductas específicas, lo cual es de observar que a este tiempo de intoxicación, la actividad Rev. Invest. Mar. 22(1):7-18, 2001 Tanto en los dominios del tiempo como de la frecuencia, el patrón eléctrico registrado del ganglio cerebroide del cangrejo resultó ser similar al del acocil (Hernández y cols., 1996), en donde mediante estudios crónicos se ha podido detectar que existen cambios circadianos en la frecuencia del disparo espontáneo, con una mayor actividad durante el día (Hernández y Fuentes-Pardo; 1997, 2000). Desafortunadamente no existen registros similares en el cerebro del cangrejo. Tampoco se sabe actualmente del significado preciso de algún componente de frecuencia contenido en un registro, sin embargo, la determinación de estos componentes en los vertebrados ha sido útil para correlacionar estados funcionales, niveles de conciencia o estados patológicos. Se sabe que la respuesta a estímulos visuales de algunas interneuronas del nervio óptico de decápodos está influenciada por el nivel global de actividad del animal (Aréchiga y Wiersma, 1969; Wiersma y Roach, 1977). Aréchiga y Wiersma (1969) registraron la actividad de fibras visuales unitarias en acociles ambulantes encontrando que el disparo de las Fibras de Respuesta Sostenida (FRS) y en menor grado de las Fig. 7. Efecto de la aplicación de Cypermetrina sobre la actividad espontánea cerebral. Superior, registro control de actividad Fibras de Movimiento Agitado (FMA), se facilita con la espontánea tomado inmediatamente antes de la aplicación del excitación motora, siendo el Reflejo de Defensa (RD) y piretroide. Medio, registro tomado a las 2 horas de haber colocado 0.1 las reacciones de pelea las condiciones que evocan la µl de Cypermetrina al agua de la pecera. El trazo muestra únicamente máxima facilitación. En este trabajo hemos podido el nivel de ruido del sistema. La ausencia de espigas concuerda con una inmovilidad conductual y nula respuesta a estímulos. Inferior, corroborar que existen elementos neuronales en el recuperación de la actividad eléctrica espontánea (espigas). Esta cerebro del cangrejo que son capaces de activarse con recuperación fue paralela a la respuesta conductual. la actividad motora. El mayor número y tamaño de las espigas cerebrales que aparecen durante el movimiento y deambulación puede ser debido a la activación de En este trabajo hemos observado que la actividad ciertas interneuronas eferentes al tracto óptico neural del cangrejo está compuesta principalmente por denominadas “Fibras de Actividad” (FA), las cuales espigas de amplitud variable y un patrón de disparo también existen a varios niveles de la cadena ganglionar bastante constante en el tiempo, sin períodos de de los decápodos (Wiersma y Yamaguchi, 1966; Wood “silencio eléctrico” (como en el pulpo; Bullock, 1984) o y Glantz, 1980a,b). En contraste con interneuronas ráfagas de espigas características. Estos datos son mecanoreceptivas más simples, las FA disparan congruentes con el esquema de actividad espontánea siempre que el animal es excitado pero no reportado en otros invertebrados, usando tanto necesariamente responden a estímulos primarios. Una preparaciones aisladas (Adrian, 1931; Bullock, 1945, vez que su frecuencia se ha incrementado 1984; Bullock and Basar, 1988) como animales considerablemente, tienen un regreso al reposo gradual; completos (Bullock y Budelmann, 1991; Hernández y en cambio, las interneuronas de los mecanoreceptores cols., 1996). En estudios comparativos de la actividad se silencian tan pronto cesa el estímulo (Aréchiga y eléctrica cerebral entre invertebrados y vertebrados, Wiersma, 1969). Por lo tanto, es posible que el aumento Bullock y Basar (1988) afirman que existe una diferencia de actividad eléctrica observado en nuestros registros básica en el espectro de potencias de la actividad sea debido al propio disparo de las FA y/o a la cerebral, ya que en los primeros existen numerosos activación de otras interneuronas cerebrales que componentes de alta frecuencia (> 50 Hz), mientras que reciben la influencia excitadora de las FA. en los vertebrados casi toda la energía está por debajo de los 50 Hz. Los espectros obtenidos en el cangrejo Por otro lado, el registro de actividad eléctrica neuronal apoyan esta idea pues solo se observaron fluctuaciones sincronizada con estímulos fisiológicamente relevantes ha sido una herramienta de investigación poderosa, ya que permite la activación de varias unidades neuronales en paralelo (Landau, 1967). Como era de esperarse, las Maldonado-León y Hernández: Estudio electrofisiológico en el cerebro del cangrejo moro Menippe mercenaria. respuestas evocadas visuales del cangrejo están principales componentes (Regan, 1972). Debido a la compuestas por ráfagas de espigas rápidas similares a escasez de este tipo de estudios, desafortunadamente las del acocil (Hernández y cols., 1996; Serrato y cols., no es posible comparar esta información con la de otros 1996), pero distintas a las encontradas en vertebrados decápodos u otros invertebrados. Sin embargo, la en los que se observan “espigas” mayores de 5 mseg explicación más fácil a la menor latencia de las de duración (O’Benar, 1976; Matsumoto y Bando, 1981; respuestas obtenidas en este trabajo es por menor Bullock y cols., 1991). Wiersma Yanagisawa (1971) han distancia de conducción y/o menor número de sinapsis encontrado al menos once tipos de interneuronas desde el ojo hasta el cerebro, no obstante, ya que no reactivas a estímulos visuales en diferentes especies de conocemos las fibras que median esta respuesta y las decápodos. Sin embargo, este número debe ser mayor conexiones que tienen no es posible probar esta en base a que las unidades caracterizadas han sido predominantemente las de mayor diámetro, o sea que no se conoce qué tipo de información sensorial llevan En un estudio comparativo de los sistemas visuales de las fibras más pequeñas (Wiersma y Roach, 1977). De decápodos, Waterman y Wiersma (1963) encontraron las más comunes encontradas tanto en el tallo ocular de que aunque las Fibras de Respuesta Sostenida, que acociles, langostas y cangrejos, se encuentran aquellas son las unidades que responden a cambios en la que disparan cuando algún cuerpo en movimiento entra intensidad de la luz (Wiersma y Yamaguchi, 1966), son o sale del campo visual del animal. Estas fibras han sido comunes en el pedúnculo óptico de la langosta y el llamadas Fibras de Movimiento Agitado (FMA; Wiersma y Yamaguchi, 1966) y se sabe que son de habituación Desafortunadamente no contamos con información rápida y establecen contactos sinápticos con acerca de lo que ocurre en el cangrejo moro, pero interneuronas de más alto orden mediando la aparición consideramos que su situación debe ser similar a la de del reflejo de defensa (Glantz, 1977). Por lo tanto, es las jaibas, ya que en pocos animales se observó muy probable que las espigas que hemos observado al estimular con objetos en movimiento sean debidas al disparo de FMA y/o neuronas activadas por ellas Es bien sabido que el exoesqueleto de los artrópodos y sobre todo las antenas se encuentran cubiertos por una gran cantidad de receptores sensibles al tacto y la En este trabajo se ha explorado por vez primera en un vibración (Sandeman y cols., 1992). Así, una buena decápodo marino la respuesta eléctrica cerebral a parte de esta información llega mediante fibras patrones visuales espacialmente estructurados, es aferentes a la región cerebral encargada de la decir, que cambian en su morfología pero no en la integración y procesamiento de las señales táctiles intensidad. Dado que en mamíferos los estímulos (tritocerebro). La sensibilidad a la vibración puede ser estructurados son capaces de evocar potenciales con considerada como una forma de mecanorecepción y amplitudes iguales o mayores a aquellos producidos por está presente probablemente en forma universal en todo estímulos no estructurados a pesar de que en los el reino animal. Esta sensibilidad se encuentra primeros la energía luminosa involucrada es varias ampliamente difundida en invertebrados y el cangrejo no veces menor (Clynes y Kohn, 1967), se ha llegado a la es la excepción. Aunque las antenas II del animal son el interrogante de si ambas respuestas están mediadas órgano sensorial principal de esta modalidad sensorial, por mecanismos neurales diferentes (Regan, 1972). En existen mecanoreceptores prácticamente en toda la este sentido es conveniente mencionar que en el superficie del cuerpo (Sandeman y cols., 1992), de tal cangrejo fue mucho más fácil obtener potenciales manera que el animal es capaz de sentir estímulos evocados por estímulos estructurados que por estímulos vibratorios/táctiles provenientes de los 360 grados luminosos y aquellas preparaciones que respondían a alrededor de su cuerpo. Existen reportes sobre actividad una forma de estímulo generalmente no lo hacían a la extracelular del nervio de la antena (Taylor, 1975), sin otra. Lo que esto puede significar es que el electrodo de embargo desconocemos de antecedente alguno en que registro colocado en una determinada región del cerebro se haya registrado la respuesta multi-unitaria del puede detectar la respuesta específica a una o varias cerebro del animal completo ante estímulos táctiles. modalidades sensoriales pero no a otras, lo que favorece la idea de vías neuronales distintas. Ya que el electrodo de registro se colocó en diferentes sitios del cerebro en las distintas preparaciones y que La latencia obtenida en cangrejos por estímulos en prácticamente todas se pudieron observar las estructurados fue claramente inferior a la obtenida en ráfagas de espigas evocadas, es posible sugerir que el humanos y otros mamíferos, donde se han obtenido campo sensorial para esta modalidad es bastante valores entre 100 y 250 mseg en la latencia de los Rev. Invest. Mar. 22(1):7-18, 2001 interconexiones eléctricas que se sabe que existen en el este trabajo ante la presencia del piretroide cerebro de los decápodos (Wood y Glantz, 1980 a,b) Cypermetrina (Arrivo 200 CE®) sugieren fuertemente que esta preparación experimental puede ser útil para A pesar de la falta de una completa descripción evaluar el efecto de diversas sustancias con capacidad cuantitativa de estas fluctuaciones cerebrales como neurotóxica, con la ventaja adicional que a dosis consecuencia de su complejidad, la claridad de las subletales se presenta una reversibilidad completa del respuestas asociadas a distintas formas de estimulación sensorial, nos sugiere la pertinencia de esta preparación experimental para estudiar la respuesta eléctrica Finalmente, es importante enfatizar que la posibilidad de cerebral producida por señales visuales y/o táctiles ante registrar la actividad eléctrica cerebral espontánea y situaciones experimentales específicas (circadianas, asociada a diversas modalidades sensoriales en el polisensoriales, etc.) o presencia de sustancias animal completo abre la oportunidad de examinar la neuroactivas (plaguicidas, neurotoxinas, etc.). dinámica, sensibilidad y características centrales de cada uno de los sistemas participantes ante diversas En estudios realizados en el acocil y la cucaracha se ha situaciones experimentales y evaluar el efecto de ciertas establecido que algunos plaguicidas como los sustancias neuroactivas, todo esto bajo condiciones piretroides son capaces de alterar el funcionamiento “fisiológicas” en las cuales el animal conserva íntegros normal de los axones (Lund y Narahashi, 1983; sus sistemas regulatorios vascular, nervioso y Narahashi, 1992) y de las neuronas sensoriales (Aldridge, 1990). Aunque algunas evidencias apuntan hacia un efecto excitatorio en donde las neuronas AGRADECIMIENTO.
incrementan su nivel de actividad espontánea (Gammon, 1978; Osborbne y Hart, 1979; Anderson, Los autores agradecen los valiosos comentarios a la 1985), otras han demostrado un efecto inhibitorio primera versión de este trabajo por parte del M. en C. (Kaissling, 1980; Roche y Guillet, 1985), de tal manera que los mecanismos exactos por los cuales estos contaminantes ejercen una alta toxicidad “in vivo” aún REFERENCIAS
se desconocen (Lucas y Renou, 1992). Singer (1988) menciona que en virtud de que varias sustancias Ache, B.W. and D.C. Sandeman (1980): Olfactory- industriales tales como solventes, metales pesados y induced central neural activity in the Murray crayfish, plaguicidas son tóxicos para el sistema nervioso Euastacus armatus. J. Com. Physiol. A., 140: 295-301. humano, la evaluación del funcionamiento de este sistema puede proporcionar un método excelente para Adrian E.D. (1931): Potential changes in the isolated detectar los efectos tempranos de una intoxicación nervous system of Dytiscus marginalis. J. Physiol. química. Así, la detección de alteraciones (London), 72: 132-151. neurofisiológicas puede ser prometedora como indicador de neurotoxicidad (Kubat y cols., 1988). Aldridge, W.N. (1990): An assessment of the toxicological properties of Pyrethroids and their Aquí hemos observado que los cangrejos al ser neurotoxicity. Critical Rev. 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Wiersma (1969): The effect of 1992) de las neuronas manteniendo una fracción de motor activity on the reactivity of single visual units in the ellos en el estado abierto hasta por varios segundos crayfish. J. of Neurobiol. 1: 53-69. (Lund y Narahashi, 1983; Laufer y cols., 1985), lo cual significa un bloqueo de los potenciales de acción y por Basar, E. (1992): Brain natural frequencies are causal lo tanto una disminución en la conductividad eléctrica factors for resonances and induced rhythms. In Induced axonal. El deterioro paralelo de la actividad eléctrica Rhythms in the Brain (E. Basar and T.H. Bullock, eds.), espontánea y la conducta del animal observados en Maldonado-León y Hernández: Estudio electrofisiológico en el cerebro del cangrejo moro Menippe mercenaria. Bleckman, H., B.U. Budelman and T.H. Bullock Gammon, D.W. 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Source: http://www.cim.uh.cu/rim/pdf/2001/1/2001-7.pdf