Signatures of selection in the human olfactory receptor OR5I1 gene

The human olfactory receptor repertoire is reduced in comparison to other mammalsand to other non-human primates. Nonetheless, this olfactory decline opens an opportunity forevolutionary innovation and improvement. In the present study, we focus on an olfactoryreceptor gene, OR5I1, which had previously been shown to present an excess of amino acidreplacement substitutions between humans and chimpanzees. We analyze the geneticvariation in OR5I1 in a large worldwide human panel and find an excess of derived allelessegregating at relatively high frequencies in all populations. Additional evidence for selectionincludes departures from neutrality in allele frequency spectra tests but no unusually extendedhaplotype structure. Moreover, molecular structural inference suggests that one of thenonsynonymous polymorphisms defining the presumably adaptive protein form of OR5I1may alter the functional binding properties of the olfactory receptor. These results arecompatible with positive selection having modeled the pattern of variation found in the OR5I1gene and with a relatively ancient, mild selective sweep predating the “Out of Africa”expansion of modern humans.

Quality coding by neural populations in the early olfactory pathway: analysis using information theory

In this article, we analyze the ability of the early olfactory system to detect and discriminate different odors by means of information theory measurements applied to olfactory bulb activity images. We have studied the role that the diversity and number of receptor neuron types play in encoding chemical information. Our results show that the olfactory receptors of the biological system are low correlated and present good coverage of the input space. The coding capacity of ensembles of olfactory receptors with the same receptive range is maximized when the receptors cover half of the odor input space - a configuration that corresponds to receptors that are not particularly selective. However, the ensemble's performance slightly increases when mixing uncorrelated receptors of different receptive ranges. Our results confirm that the low correlation between sensors could be more significant than the sensor selectivity for general purpose chemo-sensory systems, whether these are biological or biomimetic.

Com alimentar 70.000 milions de neurones

El cervell humà és un engranatge complex que consumeix la major part de l'energia del nostre cos

Sciatic and femoral nerve sensory neurones occupy different regions of the L4 dorsal root ganglion in the adult rat.

The topographical distribution of sciatic and femoral nerve sensory neuronal somata in the L4 dorsal root ganglion of the adult rat was mapped after retrograde tracing with one or two of the dyes Fast Blue, Fluoro-Gold, or Diamidino Yellow. The tracers were applied to the proximal transected end of either nerve alone, or from both nerves in the same animal using separate tracers. Three-dimensional reconstructions of the distribution of labelled neurones were made from serial sections of the L4 dorsal root ganglion which is the only ganglion that these two nerves share. The results showed that with little overlap, femoral nerve neurones distribute dorsally and rostrally whereas sciatic nerve neurones distribute medially and ventrally. This finding indicates the existence of a somatotopical organisation for the representation of different peripheral nerves in dorsal root ganglia of adult animals.

Eficàcia de la imitació, teràpia que activa les neurones mirall, en la rehabilitació de persones que han patit un ACV.

L’objectiu d’aquest projecte és avaluar l’eficàcia de la teràpia d’imitació, basada en l’activació de les neurones mirall, per augmentar la funcionalitat de l’extremitat superior parètica i millorar la qualitat de vida dels pacients que presenten un accident cerebrovascular a través d’un assaig clínic controlat aleatoritzat. Es crea un grup experimental ( teràpia imitació més teràpia fisioteràpia convencional) i un grup control ( teràpia fisioteràpia convencional) que duran a terme un tractament de 13 setmanes. Per a comprovar els resultats es realitzaran sis avaluacions ( primer dia, sis setmanes, tretze setmanes, sis mesos i al cap d’un any) a través de les següents escales: Medical Research Council (MRC) per la força, Action Research Arm test (ARAT) per la motricitat de la mà, l’índex de Barthel per al grau d’independència de les activitats bàsiques de la vida diària, l’índex de Lawton i Brody pel grau d’independència de les activitats instrumentals de la vida diària i el SF-36 per la qualitat de vida.

Myelin-associated proteins block the migration of olfactory ensheathing cells: an in vitro study using single cell tracking and traction force microscopy

Newly generated olfactory receptor axons grow from the peripheral to the central nervous system aided by olfactory ensheathing cells (OECs). Thus, OEC transplantation has emerged as a promising therapy for spinal cord injuries and for other neural diseases. However, these cells do not present a uniform population, but, instead, a functionally heterogeneous population that exhibits a variety of responses including adhesion, repulsion and crossover during cell-cell and cell-matrix interactions. Some studies report that the migratory properties of OECs are compromised by inhibitory molecules and potentiated by chemical gradients. Here, we demonstrated that rodent OECs express all the components of the Nogo Receptor complex and that their migration is blocked by Myelin. Next, we used cell tracking and traction force microscopy to analyze OEC migration and its mechanical properties over Myelin. Our data relate the absence of traction force of OEC with lower migratory capacity, which correlates with changes in the F-Actin cytoskeleton and focal adhesion distribution. Lastly, OEC traction force and migratory capacity is enhanced after cell incubation with the Nogo Receptor inhibitor NEP1-40.

Fear assessment in pigs exposed to a novel object test

The experiment aimed to study approach and locomotive behaviour as indicators of fear in a novel object test carried out in pigs. Thirty post-weaning (30 kg) and 30 finishing (90 kg) pigs were exposed to visual, auditory and olfactory novel stimuli during 2 different experiments. The facilities consisted of a test pen in which a trough was located. The trough contained chopped apples. Once the animals were trained to enter the test pen individually they were subjected to 3 different fear stimuli. These stimuli were applied in the test pen and next to the trough. The variables studied were feeding behaviour, approach behaviour (the distance and position of the animal with respect to the trough) and locomotive behaviour (general activity, reluctance to move, turning back and retreat attempts). Two groups were studied: saline and midazolam treated group. Twenty minutes before the start of the sessions, 15 post-weaning and finishing pigs received an intramuscular injection of 0.20 and 0.15 mg/kg, respectively, midazolam (Dormicum1). The saline pigs (15 animals per group) were injected with saline. The administration of midazolam increased the feeding behaviour and approaching behaviour, and reduced the locomotive behaviour. In front of the visual and olfactory stimuli post-weaning pigs showed a higher general activity than finishing pigs, but the contrary was found when the auditory stimulus was applied. The olfactory stimulus was more related to the turning back behaviour, whereas the visual stimulus was more related to retreat attempts. Although it could be concluded that reluctant to move was the most common response to the different fear stimuli applied in our study regardless of the age of animals, the combination of reluctant to move and turning back would be a good criterion to assess fear in domestic pigs. The use of midazolam as anxiolytic for studies of fear in commercial conditions in pigs is recommended.

Teaching foreign languages through translation: considering multiple intelligences

Aquest treball de recerca tracta de la relació existent entre pedagogia, traducció, llengües estrangeres i intel•ligències múltiples. El debat sobre si la traducció és una eina útil a la classe de llengües estrangeres és un tema actual sobre el qual molts investigadors encara indaguen. Estudis recents, però, han demostrat que qualsevol tasca de traducció -en la qual s’hi poden incloure treballs amb les diferents habilitats- és profitosa si la considerem un mitjà, no una finalitat en ella mateixa. Evidentment, l’ús de la traducció dins l’aula és avantatjosa, però també hem de tenir presents certs desavantatges d’aquesta aplicació. Un possible desavantatge podria ser la creença que, al principi, molta gent té referent a l’equivalència, paraula per paraula, d’una llengua vers una altra. Però després de presentar vàries tasques de traducció als estudiants, aquests poden arribar a controlar, fins i tot, les traduccions inconscients i poden assolir un cert nivell de precisió i flexibilitat que val la pena mencionar. Però l’avantatge principal és que s’enfronten a una activitat molt estesa dins la societat actual que combina dues llengües, la llengua materna i la llengua objecte d’estudi, per exemple. De tot això en podem deduir que utilitzar la llengua materna a la classe no s’ha de considerar un crim, com fins ara, sinó una virtut, evidentment si és emprada correctament. En aquest treball de recerca s’hi pot trobar una síntesi tant de les principals teories d’adquisició i aprenentatge de llengües com de les teories de traducció. A la pregunta de si les teories, tant de traducció com de llengües estrangeres, s’haurien d’ensenyar implícita o explícitament, es pot inferir que segons el nivell d’estudis on estiguin els aprenents els convindrà aprendre les teories explícitament o les aprendran, de totes maneres, implícitament. Com que qualsevol grup d’estudiants és heterogeni -és a dir que cada individu té un ritme i un nivell d’aprenentatge concret i sobretot cadascú té diferents estils de percepció (visual, auditiu, gustatiu, olfactiu, de moviment) i per tant diferents intel•ligències-, els professors ho han de tenir en compte a l’hora de planificar qualsevol programa d’actuació vers els alumnes. Per tant, podem concloure que les tasques o projectes de traducció poden ajudar als alumnes a aprendre millor, més eficaçment i a aconseguir un aprenentatge més significatiu.

GSK-3 como posible diana terapéutica en la Enfermedad de Alzheimer: Un nuevo inhibidor de GSK-3 aumenta la densidad y rescata la pérdida de espinas dendríticas causada por Aβ en neuronas corticales primarias.

Un nou inhibidor del glicogen-sintetasa-cinasa-3 (GSK-3) tipus tiadiazolidona (TDZD) va demostrar recentment incrementar la supervivència neuronal i prevenir el dèficit de memòria en un ratolí doble-transgènic (APP-tau). Aquest benefici podria produirse per la prevenció de pèrdua d'espines dendrítiques associada a l'exposició a formes solubles oligomèrics del péptidoβ amiloide (Aβo). Estudiem l'efecte de Aβo i TDZD-8 en la densitat d'espines dendrítiques en neurones primàries corticals de ratolí. Trobem que TDZD-8 rescata la pèrdua d'espines dendrítiques mediada per l'exposició a Aβo. Aportem una evidència més de que GSK-3 podria ser una diana d'interès en el tractament de la EA.

Influence of the in vivo deregulation of the expression of ntrk3 (trkc) on cortical development of a murine model of panic/anxiety disorder

Alteracions durant el desenvolupament cerebral produirien canvis en la connectivitat neuronal i la bioquímica cel•lular que podrien resultar en una disfunció cognitiva i/o emocional, desembocant a trastorns psiquiàtrics. Les neurotrofines intervenen en els processos del neurodesenvolupament i en la funcionalitat del cervell adult i, conseqüentment, serien bons candidats com a factors de predisposició en diverses malalties mentals. S’ha suggerit la implicació del receptor de la neurotrofina 3, TrkC, en el trastorn de pànic. Nosaltres proposem que la sobreexpressió del gen NTRK3 (TrkC) és un mediador comú dels desencadenants genètics i ambientals d’aquest trastorn. Concretament, la seva desregulació podria produir canvis estructurals i funcionals a l’escorça cerebral dels pacients pel seu paper durant l’establiment dels circuïts corticals i la neuroplasticitat a l’adult, probablement esdevenint elements de predisposició a patir atacs de pànic. Els objectius principals d’aquest treball han estat: 1/determinar la contribució específica del gen NTRK3 a les alteracions de l’escorça cerebral observades en pacients, utilitzant un model murí modificat genèticament (TgNTRK3), i 2/analitzar l’impacte específic de la sobreexpressió de NTRK3 sobre la corticogènesi durant estadis embrionaris o postnatals estudiant la neurogènesi i la neuritogènesi. Els resultats indiquen que la sobreexpressió de NTRK3 als ratolins produeix una reducció del gruix de l’escorça frontal, recapitulant la hipofrontalitat dels pacients, que comportaria una menor inhibició dels nuclis subcorticals del sistema límbic com l’amígdala, i alteracions citoarquitectòniques a l’escorça prefrontal medial que recolzen la hipòtesi del seu mal funcionament. Tanmateix, els ratolins TgNTRK3 presenten canvis estructurals a l’escorça somatosensorial, suggerint que el processament de la informació sensorial podria estar alterat, el que encara no s’ha explorat en pacients. La sobreexpressió de NTRK3 també afecta la neuritogènesi en cultius primaris corticals i modifica la resposta de les neurones a l’estimulació amb neurotrofines. Per tant, el fenotip cortical adult dels TgNTRK3 podria dependre d’alteracions durant la corticogènesi.

Desenvolupament d'algorismes biològicament inspirats basats en Support Vector Machines

L'objectiu d'aquest projecte ha estat el desenvolupament d'algorismes biològicament inspirats per a l'olfacció artificial. Per a assolir-lo ens hem basat en el paradigma de les màquines amb suport vectorial. Hem construit algoritmes que imitaven els processos computacionals dels diferents sistemes que formen el sistema olfactiu dels insectes, especialment de la llagosta Schistocerca gregaria. Ens hem centrat en el lòbuls de les antenes, i en el cos fungiforme. El primer està considerat un dispositiu de codificació de les olors, que a partir de la resposta temporal dels receptors olfactius a les antenes genera un patró d'activació espaial i temporal. Quant al cos fungiforme es considera que la seva funció és la d'una memòria per als olors, així com un centre per a la integració multi-sensorial. El primer pas ha estat la construcció de models detallats dels dos sistemes. A continuació, hem utilitzat aquests models per a processar diferents tipus de senyals amb l'objectiu de abstraure els principis computacionals subjacents. Finalment, hem avaluat les capacitats d'aquests models abstractes, i els hem utilitzat per al processat de dades provinents de sensors de gasos. Els resultats mostren que el models abstractes tenen millor comportament front el soroll i més capacitat d'emmagatzematge de records que altres models més clàssics, com ara les memòries associatives de Hopfield o fins i tot en determinades circumstàncies que les mateixes Support Vector Machines.

Estratègies de teràpia gènica per a neuropatia diabètica

L'objectiu del projecte consisteix en desenvolupar estratègies de teràpia gènica per al tractament de la neuropatia diabètica. Per a la teràpia gènica és necessària la utilització de vectors per tal d'introduir el material genètic exogen en les cèl•lules diana. En aquest projecte s'utilitzen vectors derivats de virus adenoassociats i es fan estudis de tropisme de diferents serotips de vectors administrant-los per diferents vies. D’aquesta manera es pot escollir quin és el millor vector i la millor via d'administració per a cada cas, i en el cas d'aquest projecte, per a tractar les cèl•lules afectades en la neuropatia diabètica. La neuropatia diabètica és una complicació de la diabetis per a la qual no hi ha cap tractament. Afecta les cèl•lules del sistema nerviós perifèric (neurones sensorials, neurones motores i cèl•lules de Schwann) i és la causa la major part de les amputacions d'extremitats inferiors. En aquest projecte es pretén estudiar quines són les possibles causes del desenvolupament de la neuropatia diabètica analitzant canvis a nivell de l'expressió gènica en models de ratolins diabètics i també en els models in vitro dissenyats per al projecte. Posteriorment es vol proposar un tractament de teràpia gènica mitjançant els resultats dels estudis de tropisme dels vectors virals i dels estudis d'expressió gènica dels models de diabetis.

CAV2 vector gene transfer into central nervious System

Estudi realitzat a partir d’una estada al Institut de Génétique Moléculaire de Montpellier, França, entre 2010 i 2012. En aquest projecte s’ha avaluat les avantatges dels vectors adenovirals canins tipus 2 (CAV2) com a vectors de transferència gènica al sistema nerviós central (SNC) en un model primat no-humà i en un model caní del síndrome de Sly (mucopolisacaridosis tipus 7, MPS VII), malaltia monogènica que cursa amb neurodegeneració. En una primera part del projecte s’ha avaluat la biodistribució, l’eficàcia i la durada de l’expressió del transgen en un model primat no humà, (Microcebus murinus). Com ha vector s’ha utilitzat un CAV2 de primera generació que expressa la proteïna verda fluorescent (CAVGFP). Els resultats aportats en aquesta memòria demostren que en primats no humans, com en d’altres espècies testades anteriorment per l’equip de l’EJ Kremer, la injecció intracerebral de CAV2 resulta en una extensa transducció del SNC, siguent les neurones i els precursors neuronals les cèl•lules preferencialment transduïdes. Els vectors canins, servint-se de vesícules intracel•lulars són transportats, majoritàriament, des de les sinapsis cap al soma neuronal, aquest transport intracel•lular permet una extensa transducció del SNC a partir d’una única injecció intracerebral dels vectors virals. En una segona part d’aquest projecte s’ha avaluat l’ús terapèutic dels CAV2. S’ha injectat un vector helper-dependent que expressa el gen la b-glucuronidasa i el gen de la proteïna verda fluorescent (HD-RIGIE), en el SNC del model caní del síndrome de Sly (MPS VII). La biodistribució i la eficàcia terapèutica han estat avaluades. Els nivells d’activitat enzimàtica en animals malalts injectats amb el vector terapèutic va arribar a valors similars als dels animals no afectes. A més a més s’ha observat una reducció en la quantitat dels GAGs acumulats en les cèl•lules dels animals malalts tractats amb el vector terapèutic, demostrant la potencialitat terapèutica dels CAV2 per a malalties que afecten al SNC. Els resultats aportats en aquest treball ens permeten dir que els CAV2 són unes bones eines terapèutiques per al tractament de malalties que afecten al SNC.

Agonistes de neurotrofines com a teràpia neuroprotectora per la Esclerosi Múltiple

Les neurotrofines son factors tròfics que poden induir la supervivencia, la diferenciació i el creixement de les neurones i aquesta és la principal raó per la qual les estudiem en el context de les malalties neurológiques. Les propietats nombrades son crucials per a la cerca d’efectes funcionals pel que fa a tractaments de malalties neurológiques. Avui en dia. donada la seva activitat neuroprotectora, s’ha intentat l’administració extena de neurotrofines com una terapia per diverses enfermetats cerebrals, pero fins ara han tingut poc o cap resultat donada la inhabilitat d’aquestes molècules per creuar la barrera hematoencefàlica i pels seus efectes secondaris, com ara el dolor neuroilogic. Per això, l’aplicació de petites molècules similars a les neurotrofines es considerada com unapossible sol•lució com un possible tractament neuroprotector amb el cervell com a diana. L’objectiu principal d’aquest projecte és testar l’eficacia d’un compost replicant de la neurotrofina pel tractament de algunes enfermetats neurològiques i per a estudiar el mecanisme d’acció d’aquesta molècula. Els resultats obtinguts fins al moment mostren que hem desenvolupat e identificat un compost replicant de la neurotrofina (G79) que manté la seva capacitat com a factor de creixement nerviós (NGF) en un assaig funcional d’NGF (diferenciació i tests de supervivència). A més a més, hem obtingut una proba de concepte per a la eficacia d’aquest compost com un agent terapèutic en diversos models in vivo e in vitro d’Esclerosi Múltiple, glaucoma, enfermetat de Parkinson y Esclerosi Lateral Amiotrófica. En conclusió, els resultats obtinguts durant aquests dos anys suggereixen que la molècula replicant d’NGF G79 és un bon candidat per a ser desenvolutat com a part d’una estratégica terapeutica la diferenciació neuronal, promou la supervivència, activa la fosforilització de TrkA i TrkB, vies de senyalització específiques de la neurotrofina. Aquesta molècula ademés pot creuar la barrera hematoencefàlica per vies de transport actiu, millora el score clínic en animals infectats per Encefalomielitis Autoinmune Experimental, protegeix les cèlules gangliars retinals en el model in vivo de Glaucoma, promou la supervivència de les cèlules en els models in vitro de l’enfermetat de Parkinson i en ELA. En resum, els nostres resultats sugereixen que les molècules replicants de neurotrofina poden desenvoluparse com part d’una estratègia terapéutica neuroprotectora.

Impaired fast-spiking, suppressed cortical inhibition and increased susceptibility to seizures in mice lacking Kv3.2 K+ channel proteins

Voltage-gated K+ channels of the Kv3 subfamily have unusual electrophysiological properties, including activation at very depolarized voltages (positive to −10 mV) and very fast deactivation rates, suggesting special roles in neuronal excitability. In the brain, Kv3 channels are prominently expressed in select neuronal populations, which include fast-spiking (FS) GABAergic interneurons of the neocortex, hippocampus, and caudate, as well as other high-frequency firing neurons. Although evidence points to a key role in high-frequency firing, a definitive understanding of the function of these channels has been hampered by a lack of selective pharmacological tools. We therefore generated mouse lines in which one of the Kv3 genes, Kv3.2, was disrupted by gene-targeting methods. Whole-cell electrophysiological recording showed that the ability to fire spikes at high frequencies was impaired in immunocytochemically identified FS interneurons of deep cortical layers (5-6) in which Kv3.2 proteins are normally prominent. No such impairment was found for FS neurons of superficial layers (2-4) in which Kv3.2 proteins are normally only weakly expressed. These data directly support the hypothesis that Kv3 channels are necessary for high-frequency firing. Moreover, we found that Kv3.2 −/− mice showed specific alterations in their cortical EEG patterns and an increased susceptibility to epileptic seizures consistent with an impairment of cortical inhibitory mechanisms. This implies that, rather than producing hyperexcitability of the inhibitory interneurons, Kv3.2 channel elimination suppresses their activity. These data suggest that normal cortical operations depend on the ability of inhibitory interneurons to generate high-frequency firing.