Efecto del incremento de serotonina en el núcleo hipotalámico posterior y la actividad theta hipocampal en la rata

Abstract

Reduction of hippocampal and/or septal serotonin induces facilitation of spatial learning and increases in high-frequency theta activity underlying learning. However, modulation of hippocampal and septal theta activity, and its potential consequences on spatial learning and memory, associated with increased serotonin in other brain structures involved in cognitive functions, has not been evaluated. This study proposes to evaluate the effect of increased serotonin in the nHP on hippocampus-dependent spatial learning and memory, as well as on theta activity generated in the nHP itself, medial septum, and hippocampus. Twenty male Sprague-Dawley rats were used with permanent implants of electrodes in nHP, SM, GD, and CA1, and a guide cannula for cerebrospinal fluid (CSF) infusion (0.8 μl of artificial CSF; Group E1) or citalopram (0.8 μl of 0.2 mM citalopram dissolved in CSF; Group E2) in the nHP. Citalopram was infused 15 minutes before the start of a daily spatial learning and memory task, with simultaneous recording of brain electrical activity, over 7 days, with treatment reversal over another 4 days. Infusion of citalopram in the nHP significantly reduced task performance efficiency in the Morris water maze task in Group E2 compared to Group E1. Regarding theta activity modification, hippocampal theta power was greater specifically in the dentate gyrus in Group E1, and coherence within this group was also higher between SM-CA1 and CA1-GD, indicating the functional role of the posterior hypothalamic nucleus in theta modulation reflected in a spatial learning task.

La reducción de serotonina hipocampal y/o septal, induce la facilitación del aprendizaje espacial y el incremento de actividad theta de alta frecuencia subyacente al aprendizaje. Sin embargo, no se ha evaluado la posible modulación de la actividad theta hipocampal y septal, así como sus posibles consecuencias sobre el aprendizaje y la memoria espacial, asociada al incremento de la serotonina en otras estructuras cerebrales involucradas en las funciones cognoscitivas. En el presente trabajo se propone evaluar el efecto del incremento de la serotonina del nHP sobre el aprendizaje y la memoria espacial dependiente del hipocampo y sobre la actividad theta subyacente generada en el mismo núcleo, en el septo medial y en el hipocampo. Se utilizaron 20 ratas macho de la cepa Sprague-Dawley con electrodos implantados a permanencia en nHP, SM, GD y CA1, así como una cánula guía para la infusión de LCR (0.8 μl de LCR artificial; Grupo E1), o citalopram (0.8 μl de citalopram 0.2 mM, disuelto en LCR, Grupo E2) en el nHP. El citalopram se infundió 15 minutos antes del inicio de una tarea de aprendizaje y memoria espacial, efectuada diariamente con registro simultaneo de la actividad eléctrica cerebral, durante 7 días, con inversión de tratamientos durante otros 4 días. La infusión de citalopram en el nHP provocó una reducción significativa de la eficiencia en la ejecución de la tarea en el laberinto acuático de Morris, en el grupo E2, en comparación con el grupo E1. En cuanto a la modificación de la actividad theta fue mayor la potencia de hipocampo específicamente en giro dentado en el grupo E1 y las coherencias de este grupo también fueron mayores entre SM- CA1 y CA1- GD lo que indica el papel funcional del núcleo hipotalámico posterior en la modulación de theta que se ve reflejado en una tarea de aprendizaje espacial.