The death receptor antagonist FAIM promotes neurite outgrowth by a mechanism that depends on ERK and NF-κB signaling

Fas apoptosis inhibitory molecule (FAIM) is a protein identified as an antagonist of Fas-induced cell death. We show that FAIM overexpression fails to rescue neurons from trophic factor deprivation, but exerts a marked neurite growth–promoting action in different neuronal systems. Whereas FAIM overexpression greatly enhanced neurite outgrowth from PC12 cells and sympathetic neurons grown with nerve growth factor (NGF), reduction of endogenous FAIM levels by RNAi decreased neurite outgrowth in these cells. FAIM overexpression promoted NF-κB activation, and blocking this activation by using a super-repressor IκBα or by carrying out experiments using cortical neurons from mice that lack the p65 NF-κB subunit prevented FAIM-induced neurite outgrowth. The effect of FAIM on neurite outgrowth was also blocked by inhibition of the Ras–ERK pathway. Finally, we show that FAIM interacts with both Trk and p75 neurotrophin receptor NGF receptors in a ligand-dependent manner. These results reveal a new function of FAIM in promoting neurite outgrowth by a mechanism involving activation of the Ras–ERK pathway and NF-κB.

On the existence and function of galanin receptor heteromers in the central nervous system

Galanin receptor (GalR) subtypes 1-3 linked to central galanin neurons may form heteromers with each other and other types of G protein-coupled receptors in the central nervous system (CNS). These heteromers may be one molecular mechanism for galanin peptides and their N-terminal fragments (gal 1-15) to modulate the function of different types of glia-neuronal networks in the CNS, especially the emotional and the cardiovascular networks. GalR-5-HT1A heteromers likely exist with antagonistic GalR-5-HT1A receptor-receptor interactions in the ascending midbrain raphe 5-HT neuron systems and their target regions. They represent a novel target for antidepressant drugs. Evidence is given for the existence of GalR1-5-HT1A heteromers in cellular models with trans-inhibition of the protomer signaling. A GalR1-GalR2 heteromer is proposed to be a galanin N-terminal fragment preferring receptor (1-15) in the CNS. Furthermore, a GalR1-GalR2-5-HT1A heterotrimer is postulated to explain why only galanin (1-15) but not galanin (1-29) can antagonistically modulate the 5-HT1A receptors in the dorsal hippocampus rich in gal fragment binding sites. The results underline a putative role of different types of GalR-5-HT1A heteroreceptor complexes in depression. GalR antagonists may also have therapeutic actions in depression by blocking the antagonistic GalR-NPYY1 receptor interactions in putative GalR-NPYY1 receptor heteromers in the CNS resulting in increases in NPYY1 transmission and antidepressant effects. In contrast the galanin fragment receptor (a postulated GalR1-GalR2 heteromer) appears to be linked to the NPYY2 receptor enhancing the affinity of the NPYY2 binding sites in a putative GalR1-GalR2-NPYY2 heterotrimer. Finally, putative GalR-α2-adrenoreceptor heteromers with antagonistic receptor-receptor interactions may be a widespread mechanism in the CNS for integration of galanin and noradrenaline signals also of likely relevance for depression

Identification of neuronal network properties from the spectral analysis of calcium imaging signals in neuronal cultures

Neuronal networks in vitro are prominent systems to study the development of connections in living neuronal networks and the interplay between connectivity, activity and function. These cultured networks show a rich spontaneous activity that evolves concurrently with the connectivity of the underlying network. In this work we monitor the development of neuronal cultures, and record their activity using calcium fluorescence imaging. We use spectral analysis to characterize global dynamical and structural traits of the neuronal cultures. We first observe that the power spectrum can be used as a signature of the state of the network, for instance when inhibition is active or silent, as well as a measure of the network's connectivity strength. Second, the power spectrum identifies prominent developmental changes in the network such as GABAA switch. And third, the analysis of the spatial distribution of the spectral density, in experiments with a controlled disintegration of the network through CNQX, an AMPA-glutamate receptor antagonist in excitatory neurons, reveals the existence of communities of strongly connected, highly active neurons that display synchronous oscillations. Our work illustrates the interest of spectral analysis for the study of in vitro networks, and its potential use as a network-state indicator, for instance to compare healthy and diseased neuronal networks.

3,4-Methylenedioxy-methamphetamine induces in vivo regional up-regulation of central nicotinic receptors in rats and potentiates the regulatory effects of nicotine on these receptors

Nicotine (NIC), the main psychostimulant compound of smoked tobacco, exerts its effects through activation of central nicotinic acetylcholine receptors (nAChR), which become up-regulated after chronic administration. Recent work has demonstrated that the recreational drug 3,4-methylenedioxymethamphetamine (MDMA) has affinity for nAChR and also induces up-regulation of nAChR in PC 12 cells. Tobacco and MDMA are often consumed together. In the present work we studied the in vivo effect of a classic chronic dosing schedule of MDMA in rats, alone or combined with a chronic schedule of NIC, on the density of nAChR and on serotonin reuptake transporters. MDMA induced significant decreases in [3H]paroxetine binding in the cortex and hippocampus measured 24 h after the last dose and these decreases were not modified by the association with NIC. In the prefrontal cortex, NIC and MDMA each induced significant increases in [3H]epibatidine binding (29.5 and 34.6%, respectively) with respect to saline-treated rats, and these increases were significantly potentiated (up to 72.1%) when the two drugs were associated. Also in this area, [3H]methyllycaconitine binding was increased a 42.1% with NIC + MDMA but not when they were given alone. In the hippocampus, MDMA potentiated the a7 regulatory effects of NIC (raising a 25.5% increase to 52.5%) but alone was devoid of effect. MDMA had no effect on heteromeric nAChR in striatum and a coronal section of the midbrain containing superior colliculi, geniculate nuclei, substantia nigra and ventral tegmental area. Specific immunoprecipitation of solubilised receptors suggests that the up-regulated heteromeric nAChRs contain a4 and b2 subunits. Western blots with specific a4 and a7 antibodies showed no significant differences between the groups, indicating that, as reported for nicotine, up-regulation caused by MDMA is due to post-translational events rather than increased receptor synthesis.

Neuronal activity controls the antagonistic between PGC-1α and SMRT in regulating antioxidant defences

Transcriptional coactivators and corepressors often have multiple targets and can have opposing actions on transcription and downstream physiological events. The coactivator peroxisome proliferator-activated receptor-γ coactivator (PGC)-1α is under-expressed in Huntington's disease and is a regulator of antioxidant defenses and mitochondrial biogenesis. We show that in primary cortical neurons, expression of PGC-1α strongly promotes resistance to excitotoxic and oxidative stress in a cell autonomous manner, whereas knockdown increases sensitivity. In contrast, the transcriptional corepressor silencing mediator of retinoic acid and thyroid hormone receptors (SMRT) specifically antagonizes PGC-1α-mediated antioxidant effects. The antagonistic balance between PGC-1α and SMRT is upset in favor of PGC-1α by synaptic activity. Synaptic activity triggers nuclear export of SMRT reliant on multiple regions of the protein. Concommitantly, synaptic activity post-translationally enhances the transactivating potential of PGC-1α in a p38-dependent manner, as well as upregulating cyclic-AMP response element binding protein-dependent PGC-1α transcription. Activity-dependent targeting of PGC-1α results in enhanced gene expression mediated by the thyroid hormone receptor, a prototypical transcription factor coactivated by PGC-1α and repressed by SMRT. As a consequence of these events, SMRT is unable to antagonize PGC-1α-mediated resistance to oxidative stress in synaptically active neurons. Thus, PGC-1α and SMRT are antagonistic regulators of neuronal vulnerability to oxidative stress. Further, this coactivatorcorepressor antagonism is regulated by the activity status of the cell, with implications for neuronal viability.

Diseño del subsistema RF para el receptor SAR biestático en banda-C SABRINA

Este proyecto tiene como objetivo diseñar un nuevo receptor SAR biestático para el sistema SABRINA (SAR Bistatic fixed Receiver for INterferometric Applications) caracterizando el sistema que ya existía. El nuevo dispositivo deberá cumplir con las características y requisitos del escenario teniendo en cuenta la potencia recibida y el ruido de cuantificación de la tarjeta digitalizadora. Con este fin se introducen previamente conocimientos de teoría RADAR y SAR. Además, se deberá compactar al máximo el sistema para conseguir un receptor autocontenido que facilite su traslado. Para tal fin se ha incorporado a la caja del receptor un sintetizador programable que actúa de oscilador local de las cadenas de recepción y una fuente de alimentación que provee la tensión a todos los componentes activos del dispositivo. Por otra parte el proyecto ilustra las diferentes campañas de experimentos que se han realizado durante el periodo de trabajo.

Participació del receptor cannabinoide CB1 en les propietats de les drogues psicoestimulants

L'objectiu d'aquest projecte ha estat l'estudi de la interacció entre el sistema cannabinoide i l’èxtasi. En primer lloc es va observar l'efecte de l'èxtasi sobre la dependència física que produeixen els cannabinoides, en concret el Delta9-Tethahidrocannabinol, principal principi actiu de la marihuana. Per això vam administrar crònicament ratolins amb THC fins que es van fer depenents a la droga i se’ls hi va desencadenar una síndrome d’abstinència. Els signes físics que mostra un individu quan se li retira una droga indiquen la dependència que l'individu té per aquesta droga. Vam observar que l'èxtasi era capaç de disminuir els efectes de la síndrome d'abstinència a cannabinoides. En segon lloc vam estudiar la participació del sistema cannabinoide endogen, en concret el receptor CB1 en les propietats farmacològiques i addictives de l’èxtasi. Per això vam fer servir ratolins sense el receptor CB1 i vam observar les diferències en els efectes de l’èxtasi respecte animals normals. Per això vam observar l’activitat locomotora, la temperatura, l’ansietat i els efectes reforçants de l’èxtasi en tots dos genotips. En animals normals l’èxtasi produeix un augment tant en la locomoció com en la temperatura, tanmateix, aquest augment es veu disminuït en els animals sense receptor CB1. També vam observar els efectes ens els efectes de recompensa primària de l’èxtasi en ambdós genotips. La recompensa primària es refereix a quant li agrada un individu un estímul. No vam observar diferències entre animals knockout pel receptor CB1 i animals normals. També vam analitzar els efectes reforçants de l’èxtasi en tots dos genotips. Els efectes reforçants d’una droga indiquen quant vol un individu aconseguir al droga. Vam observar que malgrat els efectes de recompensa primària resten intactes en els animals CB1 knockout, aquest animals no estan reforçats per l’èxtasi. Així, als animals CB1 knockout els hi agrada l’èxtasi però no fan cap esforç per aconseguir-lo. Per tant, el receptor CB1 regula els efectes sobre la locomoció, la temperatura i el reforç produïts per l’èxtasi.

Diseño e implementación de un receptor multifrecuencia basado en muestreo paso banda aplicado al sistema Galileo

Este trabajo tiene como objetivo diseñar e implementar un receptor multifrecuencia requerido para aplicaciones Galileo centradas a realizar correcciones de errores y estudios de la ionosfera. Estas características obligan a buscar alternativas respecto los receptores superheterodinos convencionales dado que para éstos los retardos de propagación entre las diferentes bandas de interés son inaceptables. Por ello, se presenta un receptor basado en la técnica de muestreo paso banda, que permite trasladar el espectro mediante el conversor ADC a través de un aliasing intencionado, eliminando así los retardos de propagación entre bandas de interés, dado que todas se albergan en un mismo canal. En este trabajo nos hemos centrado únicamente en las etapas críticas del receptor presentado, siendo éstas la etapa de filtrado y conversión digital. La etapa de filtrado requerirá filtros muy selectivos, ya que el ruido existente fuera de banda se solapará a nuestra banda de interés, degradando la SNR del sistema a medida que tenga más potencia. Esta etapa se ha realizado mediante una estructura duplexora conjuntamente con dos filtros de líneas acopladas. La etapa de conversión se ha realizado fabricando el layout de un conversor comercial, del cual se ha validado el correcto funcionamiento para la aplicación requerida.

The role of fixed delays in neuronal rate models

Fixed delays in neuronal interactions arise through synaptic and dendritic processing. Previous work has shown that such delays, which play an important role in shaping the dynamics of networks of large numbers of spiking neurons with continuous synaptic kinetics, can be taken into account with a rate model through the addition of an explicit, fixed delay. Here we extend this work to account for arbitrary symmetric patterns of synaptic connectivity and generic nonlinear transfer functions. Specifically, we conduct a weakly nonlinear analysis of the dynamical states arising via primary instabilities of the stationary uniform state. In this way we determine analytically how the nature and stability of these states depend on the choice of transfer function and connectivity. While this dependence is, in general, nontrivial, we make use of the smallness of the ratio in the delay in neuronal interactions to the effective time constant of integration to arrive at two general observations of physiological relevance. These are: 1 - fast oscillations are always supercritical for realistic transfer functions. 2 - Traveling waves are preferred over standing waves given plausible patterns of local connectivity.

Diseño e implementación de un receptor GNSS multifrecuencia y multiconstelación

Este proyecto presenta el diseño, test y validación de una cabecera de recepción multiconstelación y multifrecuencia para Sistemas de Navegación Global por Satélite (GNSS). El receptor presentado ha sido diseñado para adquirir las bandas E5/L5 y E1/L1 de los sistemas Galileo y NAVSTAR-GPS. Para trasladar en frecuencia las dos bandas a la vez, se implementa un receptor con arquitectura superheterodina basado en un mezclador de rechazo a frecuencia imagen (IRM). Medidas de ambos sistemas han sido realizadas validando el correcto funcionamiento del receptor en la banda E1/L1. Para ello no sólo se han adquirido los satélites de la constelación GPS, sino que además se han adquirido con éxito los satélites GIOVE-A/B utilizados en la fase de validación en órbita del sistema europeo Galileo.

Experimentació amb un receptor software GPS-Galileo d'alta sensibilitat per a entorns interiors

Este proyecto se centra en el análisis de señales GPS, utilizando un receptor software desarrollado con Matlab en un proyecto de investigación para la Agencia Espacial Europea (ESA), llevado a cabo por parte del departamento de Telecomunicaciones e Ingeniería de Sistemas de la ETSE. Este software utiliza técnicas de procesado de señal de alta sensibilidad (HS-GNSS) que permite al usuario determinar su posición en entornos de difícil propagación como puede ser el caso de los escenarios interiores. Los datos experimentales se analizan en función del nivel de multipath que afecta a la señal de cada uno de los satélites, y la degradación que los escenarios interiores provocan en las señales, a causa del mobiliario, paredes, personas, etc. Para analizar los datos experimentales, se ha utilizado una métrica presentada en el congreso internacional EuCAP 2009, con la que es posible caracterizar las señales en función del nivel de multipath.

A numerical solver for a nonlinear Fokker-Planck equation representation of neuronal network dynamics

To describe the collective behavior of large ensembles of neurons in neuronal network, a kinetic theory description was developed in [13, 12], where a macroscopic representation of the network dynamics was directly derived from the microscopic dynamics of individual neurons, which are modeled by conductance-based, linear, integrate-and-fire point neurons. A diffusion approximation then led to a nonlinear Fokker-Planck equation for the probability density function of neuronal membrane potentials and synaptic conductances. In this work, we propose a deterministic numerical scheme for a Fokker-Planck model of an excitatory-only network. Our numerical solver allows us to obtain the time evolution of probability distribution functions, and thus, the evolution of all possible macroscopic quantities that are given by suitable moments of the probability density function. We show that this deterministic scheme is capable of capturing the bistability of stationary states observed in Monte Carlo simulations. Moreover, the transient behavior of the firing rates computed from the Fokker-Planck equation is analyzed in this bistable situation, where a bifurcation scenario, of asynchronous convergence towards stationary states, periodic synchronous solutions or damped oscillatory convergence towards stationary states, can be uncovered by increasing the strength of the excitatory coupling. Finally, the computation of moments of the probability distribution allows us to validate the applicability of a moment closure assumption used in [13] to further simplify the kinetic theory.

Agrupación de antenas microstrip para un receptor SAR biestático

El objetivo de este proyecto es el diseño de las antenas para el receptor de un radar de apertura sintética biestáticos (SAR). Estas antenas tendrán que maximizar la ganancia con la restricción de maximizar también el campo de visión del radar. Esto quiere decir, que la antena tendrá que tener un ancho de banda relativamente grande en uno de sus planos principales y relativamente estrecho en el otro plano. Con el propósito de diseñar una agrupación de antenas para un receptor SAR biestático, en este documento se analiza la tecnología microstrip orientada a las antenas y la teoría de las agrupaciones de antenas, se diseñan antenas de doble polarización, se estudian agrupaciones de antenas microstrip que cumplan con las especificaciones, se presentan redes de alimentaciones para dichas agrupaciones y se fabrica y mide una agrupación de antenas con doble polarización.

Perfil farmacològic de seguretat a nivell de sistema nerviós central d'un nou fàrmac selectiu pel receptor d'histamina4

Amb l’objectiu d’identificar els possibles efectes adversos d’una nova molècula antagonista del receptor de la histamina H4 (Compost A) en el sistema nerviós central (SNC), es va realitzar el test més àmpliament emprat per aquest fi: el test anomenat FOB (Functional Observational Battery test) en el qual es fa servir la rata com a model animal d’estudi. L’estudi FOB forma part dels d’estudis principals (Core Battery Studies) de la farmacologia de seguretat requerida per les autoritats reguladores per tal d’iniciar els estudis clínics en humans (ICH Topic S7A: Safety Pharmacology Studies for Human Pharmaceuticals; FDA & EMA). D’altra banda i per tal de complementar aquests estudis principals, es va avaluar el potencial efecte convulsivant del Compost A mitjançant el model de convulsions induïdes per pentilentetrazol en rata. Aquest efecte proconvulsionant ha estat associat de manera puntual als fàrmacs antagonistes dels receptor H1 i de manera particular en la població infantil. L’estudi de les convulsions forma part dels Follow Up Studies recomenats per la ICH S7A. El Compost A en cap de les dosis administrades, en cap dels assaigs realitzats, mostra una activitat depressora o estimulant en el sistema nerviós. Es caracteritza per tant, per primera vegada, part del perfil de seguretat a nivell del SNC d’un fàrmac antagonista selectiu del receptor H4 de la histamina.

Impacte dels nivells de Ciclosporina en el desenvolupament de malaltia de l’empelt contra el receptor aguda en el trasplantament hemopoètic amb acondicionament d’intensitat reduïda de germà HLA idèntic.

Uns nivells correctes en sèrum de Ciclosporina A les primeres setmanes desprès d’ un trasplantament al•logènic amb acondicionament mieloablatiu, disminueixen l’aparició de malaltia de l’empelt contra el receptor aguda (MECRa). El seu impacte en el trasplantament d’intensitat reduïda (alo-TIR) encara no és conegut. En aquest treball retrospectiu s’analitzen les dades d’una cohort molt homogènia de pacients del nostre centre, estudiant-se les seves característiques clíniques i la relació entre els nivells de CsA i l’aparició de MECRa moderada o severa, en la fase precoç de l’alo-TIR.