La vasopresina (AVP) se sintetiza en el hipotálamo y es principalmente secretada por la neurohipófisis hacia el torrente circulatorio. Sus funciones periféricas principales son la regulación de la homeostasis hidroelectrolítica corporal y la presión arterial. Dentro del sistema nervioso central existe una amplia inervación vasopresinérgica [1]. La AVP también influye el comportamiento social, la cognición y la emocionalidad [2-7]. La AVP participa de manera importante en la respuesta al estrés [8]. Se ha establecido desde hace medio siglo que la vasopresina ejerce una acción facilitadora sobre la liberación de ACTH (adrenal corticotropic hormone), hormona adenohipofisaria que estimula el crecimiento de la corteza suprarrenal y la liberación de glucocorticoides en respuesta al estrés. Recientemente, hemos descrito que las neuronas magnocelulares de los núcleos paraventricular (PVN) y supraóptico (SON) del hipotálamo son una fuente importante de inervación hacia estructuras corticales y subcorticales tales como los núcleos talámicos, el locus coeruleus, los núcleos amigdalinos y la formación hipocámpica [9, 10]. En la rata, la regulación a la alta o a la baja del sistema vasopresinérgico generan déficits en el aprendizaje espacial y la memoria [11] y en respuestas emocionales tales como depresión y ansiedad [7, 12]. Por lo tanto, es interesante e importante una caracterización detallada, con métodos "state-of-art" de investigación en neurociencia sobre esta innervación y sus funciones moduladoras sobre los estados cerebrales, tales como el sueño y vigilia, atención y las emociones. En los últimos años en la literatura científica se han reportado evidencias importantes sobre los efectos profundos y persistentes producidos por el estrés perinatal sobre las funciones cerebrales y su relevancia como factores de riesgo para el desarrollo de psicopatología en la edad adulta [13]. Sin embargo aún no queda claro cuáles son los mecanismos de adaptación y qué parámetros funcionales influyen en las conductas observadas. En el proyecto IN218111, con autorización de la Facultad de Medicina CIEFM-138-2009, "Efectos de condiciones adversas perinatales sobre la arquitectura y estabilidad de redes neurales" hemos reportado que ratas sometidas en separación materna (un tipo de estrés perinatal), exhibe un sistema vasopresinérgico potenciado. Estos animales tienen una hiper-respuesta al estrés en la edad adulta, cuando son sometidos a situaciones que regulan a la alta el sistema vasopresinérgico. Como continuación de este proyecto de investigación, la presente propuesta tiene como objetivo descifrar el papel anatomo-funcional de la inervación vasopresinérgica intracerebral y su influencia moduladora sobre la actividad oscilatoria de redes neurales corticales en animales intactos, tanto en animales control como en animales que fueron sometidos a separación materna. Para lograr este objetivo, proponemos estudiar la sincronización/coherencia de oscilaciones de diferentes regiones cerebrales extensamente inervadas por fibras vasopresinérgicas. La estrategia experimental es hacer registros juxtacelulares con marcaje por iontoforesis con neurobiotina de las neuronas del hipotálamo y registros de potencial local de campo y unitario, usando tetrodos en diversas estructuras corticales y subcorticales relacionadas. De este modo, tendremos datos electrofisiológicos de los patrones de frecuencias de disparo de las neuronas de AVP en relación a los diferentes ritmos oscilatorios y los aspectos de la sincronización entre estos ritmos.

Los núcleos paraventricular y supraóptico del hipotálamo contienen la población principal de neuronas vasopresinérgicas que regulan primordialmente la homeostasis hidroelectrolítica y la presión arterial. Sin embargo, en años recientes, la importancia de esta neurohormona, junto con la oxitocina, sobre la respuesta al estrés, el comportamiento y la cognición ha atraído una fuerte atención de la comunidad científica. Estos núcleos tienen proyecciones extensivas hacia estructuras tanto corticales como subcorticales y nuestro grupo ha publicado trabajos pioneros (Zhang et al. 2012, Hernández et al, 2012; Zhang & Hernández, 2013) sobre este tema. Para continuar esta línea de investigación, este proyecto probará la hipótesis que las neuronas vasopresinérgicas hipotálamicas influyen en los ritmos oscilatorios de varias regiones cerebrales a través de la interacción sináptica con neuronas de proyección e interneuronas. Utilizaremos métodos de registro yuxtacelular in vivo y tetrodos, análisis de señales, marcaje con neurobiotina, inmunohistoquímica y reconstrucción neuronal. Los resultados aportarán conclusiones fehacientes sobre la influencia modulatoria que ejerce esta neurohormona sobre el estado cerebral, lo cual podría tener repercusiones en la práctica médica. El desarrollo favorable de este proyecto estrechará la brecha que existe entre estudios de biología experimental (en sistemas celulares tradicionales y estudios conductuales) con estudios teóricos y computacionales. Investigaremos el mecanismo de procesamiento de información de sistema nervioso desde el nivel microscópico (neuronas), mesoscópico (masas neuronas) y macroscópico (redes neuronas) y su relación con enfermedades relacionadas con el sistema nervioso, tal como el mal de Parkinson, depresión, así como las aplicaciones potenciales en biomedicina e ingeniería. Propondremos métodos de identificación de sistemas novedosos para estimar los parámetros involucrados en los modelos estudiados y corroborar la validez de los modelos con datos experimentales. Así, construiremos un paradigma integrador que nos permitirá obtener un entendimiento más completo del fenómeno de la adaptabilidad de redes neuronales en estados de salud o enfermedad.