Es afectado por el envejecimiento Memoria espacio-temporal Memoria episódica Es afectado por el envejecimiento Aprendizaje

En el giro dentado El giro dentado (GD) es la única subregión hipocampal donde existe neurogénesis en el cerebro adulto

Debido a que la neurogénesis sólo se puede medir en el cerebro post mortem Se buscó una manera de poder medir la neurogénesis usando métodos no invasivos mediante neuroimágenes, en particular resonancia magnética nuclear (MRI)

Se encontró una relación entre neurogénesis y angiogénesis La angiogénesis da lugar a la formación de nuevos vasos sanguíneos aumentando la densidad microvascular La densidad vascular se puede medir in vivo con técnicas de imagen que pueden medir el volumen de sangre regional CBV: volumen de sangre cerebral regional Está correlacionado con la angiogénesis regional Se puede medir con MRI

Hipótesis Un aumento regional en el CBV del hipocampo podría proveer una correlación imagenológica de la neurogénesis La hipótesis se testeó en ratón en cual se pueden realizar estudios in vivo y análisis post mortem en el mismo sujeto. Se usó un método de MRI que genera mapas del CBV del hipocampo de manera repetitiva y segura, que permite simultáneamente estudiar múltiples subregiones hipocampales Se estudió En ratón: Cómo los mapas de CBV hipocampales cambian durante el ejercicio físico y si existe una correlación entre estos cambio y la neurogénesis medida en tejido post mortem En humanos: Se analizó si el ejercicio afectaba los mapas de CBV hipocampales

Materiales y métodos Nt = 46 ratones Edad: 7 semanas N = 23 ejercicio (A) N = 23 sin ejercicio (grupo control) (B) Imágenes y BrdU Animales corren voluntariamente por 2 semanas en norias MRI Grupo A Durante 7d iny ip de BrdU 0s 2s 4s 6s Con ejercicio Sin ejercicio 2 semanas: pico máx de neurogénesis

Imágenes in vivo Los ratones fueron anestesiados con isoflorano (genera el mínimo cambio hemodinámico en el cerebro) y sometidos a MRI en un 9.4T Bruker scanner. 5 sets de imágenes T2 (transversal) axial, cada una de 16 min Los dos primeros sets fueron precontraste Se inyectó Gadodiamida (contraste). Los tres últimos test fueron post contraste CBV relativo = cambios de la tasa de relajación transversa (ΔR2) inducida por el contraste CBV normalizado a la señal de la vena posterior cerebral

Cuantificación de BrdU Microscopía-Inmunohistoquímica Detección de BrdU Se utilizaron secciones coronales para la determinación de la marcación por BrdU La muestra se incubó con BrdU (marcador de nuevas células) y NeuN (marcador de neuronas) Cuantificación de BrdU 10 secciones de cada animal Se contaron la células marcadas del giro dentado

Resultados imágenes ratón Se analizaron 4 subregiones hipocampales: el giro dentado, región CA3, región CA1 y corteza entorrinal mediante imágenes y se correlacionó con la marcación post mortem de BrdU Hipocampo Subregiones del hipocampo Mapas CBV de corteza entorrinal, giro dentado, CA3 y CA1 Sólo en el GD se observa una relación entre el ejercicio y un aumento en el CBV. Aumento entre la semana 2 y 4.

Resultados IH ratón Semana 6: El grupo A tiene mayor cantidad de células BrdU+ que grupo B. El 90% de estas cél co marcan con NeuN Existe una relación cuadrática entre los niveles de BrdU y el CBV del GD

La radiación bloquea el incremento de CBV en el GD luego del ejercicio Para comprobar que la neurogénesis es necesaria para el incremento obsevado en el CBV del GD se bloqueó la neurogénesis selectivamente mediante rayos-x N = 4 recibieron radiación N = 3 controles Luego de un período de recuperación de 3m, los ratones se sometieron al protocolo de ejercicio y se obtuvieron imágenes La radiación bloquea el incremento de CBV en el GD luego del ejercicio

Materiales y métodos en humanos Protocolo de entranamiento 12 semanas 4 veces por semana Cada sesión = 1h: 5min de calentamiento, 5 min de estiramiento, 40 min aeróbico y 10 min enfriamiento y estiramiento. Se midió VO2max antes y después del ejercico para cuantificar diferencias individuales en el grado de ejercicio por fuera del protocolo

Imágenes in vivo Resonador 1.5T Imágenes T1 (longitudinal) coronales perpendiculares al eje largo del hipocampo antes y 4 min después de la administración i.v. de gadolinio (contraste) La dif entre precont y postcont se utilizó para medir el mapa CBV Los CBV se normalizaron a la señal del seno sagital Las imágenes se tomaron antes y después del ejercicio

Test cognitivo Se midió memoria declarativa (almacena información sobre hechos, se encuentra involucrado el hipocampo) mediante una versión del test de aprendizaje de Rey auditivo-verbal 3 ensayos de aprendizaje: En cada uno la persona encargada del test lee una lista de 20 palabras no relacionadas semánticamente ni fonéticamente a los sujetos de investigación. Luego estos nombran la mayor cantidad de palabras que recuerdan. Inmediatamente luego de los 3 ensayos de aprendizaje se lee una lista de palabras distractoras y luego de un tiempo corto el sujeto debe nombrar las palabras de la lista original 90 min Se pide a los sujetos que nombren palabras de la lista original y luego de la lista distractora Se llamo a los sujetos por tél y se les pidió que nombren palabras de la lista original y luego de la lista distractora. Luego tuvieron que reconocer de manera forzada las 20 palabras de la lista original y luego de la lista distractora, en una lista de palabras relacionadas semántica y fonéticamente con estas (test de reconocimiento). Por último, se les leyó una lista que contenía sólo palabras que aparecían en una de las dos listas y el sujeto tenía que determinar a que lista correspondía (test de la fuente de la palabra) 24 hs

Análisis de resultados de los test cognitivos Se midieron Las palabras correctamente nombradas en el primer ensayo El promedio de palabras nombradas correctamente en los 3 ensayos de aprendizaje El número de palabras nombradas correctamente del ensayo de aprendizaje inicial luego de un corto perído (<5 min) El número de palabras nombradas correctamente del ensayo de aprendizaje inicial luego de 90 min El número de palabras que fueron identificadas correctamente en el test de reconocimiento (24 hs después) El numero de palabras que fueron asignadas correctamente a la lista correspondiente (24 hs después)

Resultados imágenes en humanos Se analizaron el giro dentado, CA1, subiculum y corteza entorrinal Se correlaciona el incremento de VO2max con el aumento del CBV del GD El GD es la única región cuyo CBV aumenta en el tiempo

Resultados cognitivos 10 sujetos fueron evaluados luego del ejercicio, sólo 8 fueron evaluados antes del ejercicio Ejercicio mejoró: el ensayo 1 de aprendizaje (learning trial 1). Se correlacionó con aumento de VO2max. tendió a mejorar el promedio de los ensayos de aprendizaje (learning all-trial) y cant de palabras nombradas luego de un período de tiempo corto (recall 5 min) Ejercicio no influyó: en ensayo de reconocimiento (delay recog) y de fuente de la palabra (delay source)

Sólo el ensayo de aprendizaje 1 se correlaciona con VO2max, por lo tanto sólo este ensayo mejora con el ejercicio Se encuentra una correlación entre el aumento del vol de CBV del GD y una mejora en el ensayo de aprendizaje 1 (post ejercicio)

Discusión El ejercicio afecta sólo el GD del hipocampo. En ratón el CBV del GD se correlaciona con la neurogénesis inducida por el ejercicio. El ejercicio reduciría los daños cognitivos producido por la edad ya que afecta la misma región del hipocampo: el GD El CBV del GD se correlaciona selectivamente con la neurogénesis en ratón El aumento del CBV del GD en humanos estaría relacionado, en una proporción, con un aumento en la neurogénesis debido al ejercicio (no hay forma de comprobarlo directamente) Imágenes in vivo puede predecir los niveles de neurogénesis en el ratón vivo. A través de MRI somos capaces de medir cambios significativos en el CBV del GD a través del tiempo en humanos y ratones. Con este protocolo es posible aislar los cambios cognitivos que son dependientes de la neurogénesis La técnica de neuroimágenes presentadas en este trabajo servirán de herramienta para investigar potenciales fármacos moduladores de la neurogénesis, testeando su rol en el tratamiento de la depresión y amilorando los déficits cognitivos que nos ocurren mientras envejecemos

Muchas gracias!!!!