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Intracranial electrical self-stimulation (ICSS) is a useful procedure in animal research. This form of administration ensures that areas of the brain reward system (BRS) are being functionally activated, since the animals must perform an operant response to self-administer an electrical stimulus. Rewarding post-training ICSS of the medial forebrain bundle (MFB), an important system of the BRS, has been shown to consistently improve rats' acquisition and retention in several learning tasks. In the clinical setting, deep brain stimulation (DBS) of different targets is currently being used to palliate the memory impairment that occurs in some neurodegenerative diseases. However, the stimulation of the MFB has only been used to treat emotional alterations, not memory disorders. Since DBS stimulation treatments in humans are exclusively administered by external sources, studies comparing the efficacy of that form of application to a self-administered stimulation are key to the translationality of ICSS. This protocol compares self-administered (ICSS) and experimenter-administered (EAS) stimulation of the MFB on the spatial Morris Water Maze task (MWM). c-Fos immunohistochemistry procedure was carried out to evaluate neural activation after retention. Results show that the stimulation of the MFB improves the MWM task regardless of the form of administration, although some differences in c-Fos expression were found. Present results suggest that MFB-ICSS is a valid animal model to study the effects of MFB electrical stimulation on memory, which could guide clinical applications of DBS. The present protocol is a useful guide for establishing ICSS behavior in rats, which could be used as a learning and memory-modulating treatment. Comprehensive timeline of an experiment using self-administered or experimenter-administered intracranial stimulation to modulate learning and memory.

Ignacio Morgado-Bernal, director de l'institut de Neurociències de la UAB, planteja en el següent text una aproximació al problema difícil de la consciència, sobre el procés mitjançant el qual el nostre cervell és capaç de convertir els mecanismes neurals en interpretacions subjectives, i sobre la possibilitat de la resolució d'aquest problema. Ignacio Morgado-Bernal, director del instituto de Neurociencias de la UAB, plantea en el siguiente texto una aproximación al problema difícil de la consciencia, sobre el proceso mediante el cual nuestro cerebro es capaz de convertir los mecanismos neurales en interpretaciones subjetivas, y sobre la posibilidad de la resolución de este problema. Ignacio Morgado-Bernal, director of the Institute of Neurosciences of the UAB, proposes in the following text an approach to the hard problem of consciousness, about the process by which our brain is able to convert neural mechanisms into subjective interpretations, and about the possibility of solving this problem.

1. Quién soy yo: Cerebro, mente y consciencia En esta parte se explica que antes que nada somos nuestro cerebro y la mente que él crea, que la consciencia es un estado especial de la mente y que el cerebro podría crear la consciencia integrando funcionalmente la actividad de diferentes áreas de la corteza cerebral. 2. Naturaleza de las Emociones y los Sentimientos En este apartado se abordan las emociones como cambios autonómicos, neuroendocrinos y conductuales somáticos mientras que los sentimientos son la percepción consciente de esos cambios. 3. Función de las emociones En el tercer apartado se explica el papel de las emociones y los sentimientos en la atención, la comunicación, la memoria, la toma de decisiones y el establecimiento del sistema de valores que guía el comportamiento. 4. Inteligencia Emocional y Social Trata sobre la inteligencia emocional como el uso de la razón para gestionar eficazmente los sentimientos y la inteligencia social como una capacidad basada en la anterior que consiste en crear apego y cooperación evitando conflictos entre las personas. 5. Los Límites del Cerebro y la Mente Humana Por fin, en la última parte se explica la evolución filogenética y ontogenética de la consciencia y las limitaciones del cerebro humano para entender su naturaleza. Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech.

L'optogenètica, una tecnologia desenvolupada en els últims deu anys, permet activar o desactivar voluntàriament en temps molt precisos les neurones que fan possible estats mentals particulars. Els seus resultats en la investigació amb rosegadors estan sorprenent als propis científics i el seu desenvolupament en un futur potser no llunyà pot constituir una manera revolucionària de penetració i control del cervell i la ment humana, fet que comporta associat tot un seguit de qüestions ètiques. La optogenética, una tecnología desarrollada en los últimos diez años, permite activar o desactivar voluntariamente en tiempos muy precisos las neuronas que hacen posible estados mentales particulares. Sus resultados en la investigación con roedores están sorprendiendo a los propios científicos y su desarrollo en un futuro quizá no lejano puede constituir un modo revolucionario de penetración y control del cerebro y la mente humana, hecho que conlleva asociada toda una serie de cuestiones éticas.

Resumen basado en el de la publicación Las personas nacen con predisposiciones biológicas que interactúan con el ambiente y la educación que reciben, para desarrollar el sistema de valores que guía el comportamiento. En ese desarrollo, el cerebro emocional tiene un importante, aunque no exclusivo, papel. La corteza cerebral, sede del razonamiento, interactúa con la amígdala y otras regiones subcorticales del cerebro implicadas en la emoción, para asociar ideas y comportamientos a sentimientos específicos, siendo ese el mecanismo de aprendizaje gracias al cual padres y educadores pueden contribuir al desarrollo de los valores y virtudes en los niños y los jóvenes. ESP

Lesions of the pedunculopontine tegmental nucleus (PPTg) can impair spatial learning tasks, but it is not clear whether those detrimental effects depend on the specific training conditions (for example, number of response choices available) or are secondary to enhanced anxiety. In the present work, rats with either bilateral excitotoxic (ibotenate) lesions of the PPTg (lesion group) or with vehicle infusions (control group) were tested in an elevated plus-maze, in order to measure anxiety-like behaviours and spontaneous locomotion. Subsequently, they were trained in a delayed matching-to-position (DMTP) task in a T-maze (a two-response choice task). After reaching a predefined learning criterion, or after a maximum of 30 training sessions, the animals were trained in a delayed non-matching-to-position (DNMTP) task. Lesioned animals made less grooming episodes, stretch-attend postures and closed arm entries than controls in the elevated plus-maze, suggesting slightly lower anxiety levels. None of the lesioned rats reached the learning criterion for the DMTP, and overall accuracy levels were significantly lower in those rats, compared to controls. In the DNMTP task, lesioned animals showed lower accuracy levels and higher side bias than controls in some of the sessions, but there were no significant differences between the two groups in the proportion of animals reaching the learning criterion. It is concluded that spatial learning deficits induced by damage to the PPTg are not secondary to enhanced anxiety. Instead, those deficits seem to be influenced by several conditions that modify task demands, the number of response choices being only one of such conditions.

Resumen basado en el de la publicación. Monográfico con el título: “La investigación sobre el cerebro y la mejora de la educación". El conocimiento que nos proporciona la neurociencia sobre el modo en que el cerebro registra y almacena la información, nos permite identificar los procedimientos más eficaces para conseguir una enseñanza de calidad. Si la práctica repetida es esencial para establecer hábitos motores y mentales, el conocimiento semántico requiere comparación y contraste entre informaciones diferentes. Ello pone en juego al hipocampo, una estructura del cerebro crítica para establecer memorias flexibles y relacionales. Evocar explícitamente, es decir, verbalmente o por escrito, los recuerdos es el mejor modo de reforzar y garantizar el aprendizaje. ESP

Resumen basado en el de la publicación Se estudia el funcionamiento del cerebro. El aprendizaje y la memoria son dos procesos cerebrales estrechamente ligados que originan cambios adaptativos en el comportamiento de los organismos. Cuando aprendemos, podemos utilizar al menos dos tipos de estrategias cognitivas. Una de ellas da lugar a la memoria implícita, un tipo de memoria inconsciente y rígida, que difícilmente se expresa en situaciones diferentes a la original. Es una memoria de hábitos que radica en las mismas regiones cerebrales que procesan la información sensorial y motora, principalmente la neocorteza y los llamados 'ganglios basales'. La otra estrategia cognitiva origina la memoria explícita o declarativa, una memoria consciente y flexible que puede expresarse en situaciones y contextos variados, diferentes a los del aprendizaje original. Es una memoria de carácter relacional, dependiente de la región del cerebro conocida como 'sistema hipocampal' y basada en información almacenada en la corteza y otras regiones cerebrales. Un tipo particular de memoria explícita es la memoria de trabajo, necesaria para el razonamiento y otros procesos cognitivos. La memoria de trabajo depende de la corteza prefrontal, región del cerebro implicada en los aspectos temporales y en la sintaxis (composición coherente) de los episodios de memoria. El olvido podría depender de alteraciones en los circuitos neurales que almacenan la información o también de procesos activos que dificultan la consolidación o impiden la expresión de las memorias. Las características psicobiológicas del aprendizaje, la memoria y el olvido inciden críticamente en todos los ámbitos de enseñanza, por lo que deben ser tenidas en cuenta desde el principio, en el aprendizaje escolar, para obtener el máximo rendimiento en la educación de los menores. Cataluña Universidad de Valladolid. Facultad de Educación y Trabajo Social. Biblioteca; Campus Miguel Delibes. Paseo de Belén, 1; 47011 Valladolid; +34983423435; +34983423436; edts@uva.es ESP

Existen numerosos tratamientos capaces de afectar a los procesos de aprendizaje y memoria. Sin embargo, todavía son poco conocidos los mecanismos endógenos que modulan el almacenamiento de la información en condiciones normales. Estos mecanismos son de gran importancia ya que, activados por la propia situación de aprendizaje, son capaces de modular la fuerza con que se fija la experiencia en la memoria. En este sentido, algunos sistemas hormonales que se activan en respuesta a una determinada experiencia podrían estar implicados en la consolidación de la memoria de esa experiencia. En concreto, en el presente artículo se discuten diversos aspectos de la relación entre la adrenalina y la consolidación de la memoria que sugieren que la liberación de esta hormona tras el entrenamiento podría formar parte de un sistema endógeno de modulación de la memoria. Este sistema, además de modificar la fuerza de la huella mnésica en condiciones normales, podría ser también un mecanismo a través del cual diversos tratamientos podrían actuar para modular la memoria Several treatments can affect the processes of learning and memory. Presumably, endogenous mechanisms exist that modulate the storage of information in normal conditions. These mechanisms would be activated by the learning situation and would modulate the strength of memory storage of this experience. In this way, several hormonal systems that are activated as a consequence of a learning situation might act as one of these endogenous memory modulation systems. The present paper discusses several aspects of the relation between epinephrine and memory consolidation that suggest that this hormone might be an endogenous system of memory modulation. Ibis system would modify the strength of the memory trace in normal conditions and it could be also a mechanism through which several treatments modulate memory

Para estudiar el efecto de la privación de sueño paradójico (PSP) sobre los mecanismos nerviosos de la recompensa, varias ratas macho de la cepa Wistar fueron privadas de sueño paradójico mediante el método de la plataforma o de Jouvet. Se estudiaron las tasas de autoestimulación eléctrica intracraneal (AEIC) en el haz prosencefálico medial antes y después de la PSP. En general, la PSP no afectó significativamente a la conducta de AEIC. Los resultados son discutidos en términos que se refieren a la efectividad del método de PSP utilizado, al lugar cerebral de AEIC y a efectos inespecíficos del tratamiento experimental., REM sleep deprivation induced by flower-pot technique (Jouvet's technique) was applied to naive male Wistar rats. Rates of intracranial selfestimulation (ICSS) in medial forebrain bundle were tested before and after deprivation. Generally, ZCSS was not affected by the treatment. These findings are discussed in relation to flower-pot technique effectiveness, ZCSS brain sites and unspecific effects of treatment.

El presente trabajo consiste en una revisión de los efectos de la estimulación eléctrica reforzante del cerebro sobre los procesos de aprendizaje y formación de la memoria. Se consideran diferentes resultados en los que la estimulación administrada por el propio experimentador o la autoestimulación intracraneal facilitan o dificultan diversos tipos de aprendizaje. Se considera asimismo la hipótesis según la cual el efecto de los reforzadores podría consistir en mantener las conexiones entre estímulos y respuestas durante un tiempo suficiente como para permitir la consolidación de la información adquirida en los sistemas de memoria., This paper is a review of the effects of reinforcing brain electrical stimulation on learning and memory processes. We consider findings where the brain stimulation administered by the investigator or the intracranial self-stimulation improved or disrupted different kinds of learning. We also consider the hypothesis that reinforces could maintain the stimulus-response connections in order to permit the memory consolidation processes.

La autoestimulación eléctrica intracraneal (AEIC) ha mostrado un efecto facilitador sobre la adquisición y retención de diferentes tareas de aprendizaje y memoria, tanto implícitas como explícitas, como se desprende de la evidencia recogida por nuestro y otros laboratorios. En el presente trabajo, a lo largo de 5 experimentos, se ha utilizado la técnica de la inyección intracelular con amarillo lucifer para investigar posibles modificaciones morfológicas en neuronas hipocampales que pudieran estar relacionadas con el efecto facilitador de la AEIC. En concreto, hemos intentado determinar cambios en la estructura, tamaño y patrón de arborización de la arborización basal y apical de las neuronas piramidales de CA1, inducidos por AEIC en la adquisición de una tarea espacial en el laberinto acuático de Morris. Además, también hemos explorado el debilitamiento asociado al paso del tiempo tanto de la memoria Control como de la AEIC, incrementando la longitud temporal del intervalo entre la fase de adquisición y el ensayo de prueba. De acuerdo con resultados previos de nuestro grupo, los animales que recibieron AEIC tras cada sesión de entrenamiento mostraron una mejor ejecución que los animales Control. Esto se hizo evidente en un ensayo de prueba a los 3 días pero también cuando la distancia temporal se incrementó a 10 y 20 días. Además, los animales AEIC también mostraron un incremento importante de la longitud, el área y la complejidad de la arborización tanto basal como apical en las neuronas piramidales de CA1, tanto a los 3 como a los 20 días de finalizar el entrenamiento. Más aún, en ambos casos también se observó un incremento en la densidad de espinas tanto basales como apicales. Estos resultados respaldan la hipótesis de que la facilitación por AEIC de una tarea espacial puede deberse, al menos en parte, a modificaciones en las células hipocampales y sus patrones de conectividad., Post-training intracranial self-stimulation (ICSS) has shown a facilitative effect on the acquisition and retention of several learning and memory tasks. Evidence for this phenomenon has been observed in implicit and explicit tasks of our and other laboratories. In the present work, including 5 experiments, intracellular injections of lucifer yellow are used to investigate possible morphological modifications in hippocampal neurons that could be related to this facilitative effect of ICSS. Specifically, we tried to determine changes on the structure, size and branching complexity of the apical and basal dendrites of CA1 pyramidal neurons, induced by post-training ICSS in the acquisition of a spatial and distributed task in the Morris water maze. In addition, we also explored the memory delay associated with time in both, the Control and the ICSS memory, incrementing the amount of time between the acquisition of the task and the probe trial. Accordingly with our previous findings, the animals that received ICSS after each learning session showed a faster and higher performance than the control ones. This was evident when the probe trial was run three days after, but also when we increased this length to 10 and 20 days. In addition, the ICSS subjects also showed a significant increment in apical and basal branching length, area and complexity in pyramidal neurons of CA1 at 3 and 20 days after training. Furthermore, in both cases there was also an increment in spine density both in basal and apical arbors of this area. Our results support the hypothesis that ICSS facilitation on the acquisition of a spatial memory task could be due, at least in part, to modifications in hippocampal cells and its patterns of connectivity.

La facilitación del aprendizaje y la memoria por la autoestimulación eléctrica intracraneal (AEIC) se ha observado principalmente en tareas de memoria implícita, como la evitación activa de dos sentidos, en ratas. En este trabajo pretendemos investigar si la AEIC post-entrenamiento, además de facilitar el aprendizaje y la formación de la memoria en paradigmas de memoria implícita, puede facilitar también el aprendizaje y la formación de la memoria en un paradigma de memoria espacial explícita o relacional, hipocampo-dependiente, en el Laberinto Acuático de Morris (LAM), en ratas Wistar. Dado que nuestra investigación previa ha puesto de manifiesto que el efecto de la AEIC para facilitar el aprendizaje y la memoria podría ser sensible a la capacidad básica o inicial de los sujetos para aprender las tareas, en el presente trabajo hemos realizado 4 experimentos consecutivos con ratas Wistar que han sido diseñados para dificultar progresivamente el aprendizaje en el LAM reduciendo, en cada siguiente experimento, la cantidad de ensayos de entrenamiento administrados. En cada experimento, los sujetos se dividieron en dos grupos, grupo AEIC y grupo Control y realizaron, en función del experimento, 8, 5, 3 o 1 ensayo diario. Inmediatamente después de cada sesión de entrenamiento los sujetos del grupo AEIC recibieron el tratamiento de AEIC (2000 trenes de corriente reforzante y estimulante a través de un electrodo crónicamente implantado en el hipotálamo lateral derecho de los sujetos) mientras que los sujetos Control no recibieron tratamiento alguno. Los ensayos tenían una duración de 2 minutos y se iniciaban desde una posición que variaba de uno a otro. Los animales debían nadar en la piscina hasta localizar una plataforma escondida que estaba señalizada por una pelota de playa colocada en la periferia de la piscina en el cuadrante derecho adyacente a la plataforma (experimento 1) o en el cuadrante opuesto al de la plataforma (experimentos 2, 3 y 4). Durante el entrenamiento en esta tarea de plataforma-escondida, registramos la latencia de nado y otras variables como la velocidad media de nado, el tiempo en paredes y la distancia total nadada de cada sujeto. Tres días después de la última sesión de entrenamiento, los sujetos realizaron el ensayo de prueba que consistió en dejar nadar al animal durante 60 segundos con la pelota presente pero sin la plataforma. En este ensayo de prueba registramos la media de tiempo que cada sujeto pasó en cada cuadrante así como las trayectorias de nado. A lo largo de las sesiones de entrenamiento observamos una fuerte y consistente facilitación de la ejecución en el LAM en aquellas ratas que habían recibido el tratamiento de autoestimulación tras un único ensayo de adquisición, es decir, cuando el aprendizaje fue más difícil (experimento 4). En este mismo experimento, durante el ensayo de prueba, los sujetos AEIC nadaron significativamente más tiempo en el cuadrante donde debería haberse encontrado la plataforma que en el resto de zonas de la piscina. Esta facilitación también se observó en la última sesión y en el ensayo de prueba de aquellas ratas que habían realizado tres ensayos por sesión (experimento 3). No obstante, no observamos diferencias entre los sujetos tratados y los controles cuando realizaron 8 o 5 ensayos diarios por sesión (experimentos 1 y 2 respectivamente). Estos hallazgos apoyan y confirman resultados previos de nuestro laboratorio en los que, como hemos comentado anteriormente, observamos que la capacidad de la AEIC post-entrenamiento para facilitar la consolidación de la memoria ha sido y es mayor en sujetos con bajos niveles iniciales de condicionamiento y claramente prueban que este tratamiento es capaz de facilitar la memoria explícita, relacional o hipocampo dependiente., Learning and memory improvement by post-training intracranial self-stimulation has been observed mostly in implicit tasks, such as active avoidance, in rats. Here we wanted to know whether post-training self-stimulation is also able to facilitate a spatial hippocampus-dependent task in the Morris water maze. Four experiments were run with Wistar rats. In each of them subjects were given at least 5 acquisition sessions, one daily, consisting of two-minute trials. Starting from a variable position, rats had to swim in a pool until they located a hidden platform signalled by a cue located on its opposite site. Each daily session was followed by an immediate treatment of intracranial self-stimulation. Control subjects did not receive the self-stimulation treatment and were placed in their home cage. In the three successive experiments, independent groups of rats were given five, three and one trial per session, respectively. Temporal latencies and trajectories to locate the platform were measured for each subject. Three days after the last acquisition session, the animals were placed again in the pool, for 60 sec, but without the platform and the time spent in each quadrant and the swim trajectories were registered for each subject. A strong and consistent improvement of performance was observed in the self-stimulated rats when they were given only one trial per session, i.e. when learning was more difficult. These findings agree with our previous data showing the capacity of post-training self-stimulation to improve memory especially in rats with low conditioning levels (little training), and clearly prove that post-training self-stimulation can also improve explicit or relational memory.

La estimulación eléctrica intracraneal (AEIC) del hipotálamo lateral (HL), en el haz prosencefálico medial (HPM), facilita los procesos de aprendizaje y memoria en una amplia variedad de paradigmas tanto en ratas jóvenes como en viejas. Algunos datos apoyan la idea de que el efecto de la AEIC del HL parece estar relacionado con las propiedades arousalizantes del sistema de refuerzo del HPM. La memoria es un proceso activo y complejo que implica diferentes estadios, como la adquisición de la información a través de los sentidos que constituye necesariamente el primer paso, la cual es seguida por el proceso de consolidación, que conlleva a su estabilización de forma gradual, y la recuperación que reactiva las memorias almacenadas para que puedan ser usadas como guía de la conducta. Se ha podido demostrar que diversos tratamientos activadores han demostrado una dependencia temporal de sus efectos facilitativos sobre diferentes estadios de los procesos de aprendizaje y memoria. Para evaluar los posibles efectos diferenciales de la AEIC del HL sobre la consolidación y la recuperación de la información se entrenaron grupos independientes de ratas Wistar en una sesión (30 ó 50 ensayos) de la tarea de EV2 (sesión de adquisición). Inmediatamente después de esta sesión de entrenamiento, los sujetos de los grupos post-AEIC recibieron el tratamiento de AEIC (2500 trenes al 100% de la intensidad óptima individual). Para evaluar el nivel de retención de la respuesta aprendida, todos los animales recibieron una sesión adicional de condicionamiento 24 horas después de la sesión de adquisición (sesión de retención). Inmediatamente antes de dicha sesión, los sujetos de los grupos pre-AEIC recibieron el tratamiento de AEIC. Debido a que los efectos de la AEIC sobre la memoria parecen depender del nivel de ejecución inicial mostrado por los sujetos, se decidió dividir cada uno de los grupos experimentales en dos subgrupos que fueron sometidos a 30 o a 50 ensayos de condicionamiento. El tratamiento administrado inmediatamente después de la sesión de adquisición (post-AEIC) facilitó la retención a las 24 horas del condicionamiento de EV2, en ambas condiciones de entrenamiento (30 y 50 ensayos). En contraste, el tratamiento administrado inmediatamente antes de la sesión de retención (pre-AEIC) no facilitó la ejecución de los animales en esta sesión. También observamos que el tratamiento post-AEIC mostró unos efectos facilitativos más potentes sobre la ejecución de los animales durante la sesión de retención que los mostrados por el incremento de 20 ensayos en el entrenamiento inicialLos efectos activadores de los sistemas de refuerzo cerebrales podrían afectar a múltiples sistemas de arousal. A pesar del hecho de que cada sistema de arousal podría desempeñar un papel específico en la activación cerebral y en el procesamiento de la información, diferentes datos indican que la presencia de múltiples estructuras activadoras podría compensar funcionalmente la activación de otros sistemas. Considerando que la activación del HPM aumenta la memoria y modula el arousal cerebral, la AEIC del HL podría compensar el déficit mnésico generado por la hipofuncionalidad de alguno de los sistemas de arousal, como por ejemplo el inducido por la lesión bilateral del núcleo parafascicular del tálamo (PF). De hecho, algunos experimentos han mostrado que es posible inducir una recuperación funcional del deterioro observado tras la lesión del PF mediante la administración crónica de análogos de la ACTH(4-9), e incluso con la administración de anfetamina. Para evaluar si la AEIC del HL post-entrenamiento era capaz de revertir el déficit en el condicionamiento de EV2 inducido por la lesión bilateral del PF, tanto en ratas jóvenes como en viejas, se entrenaron 142 ratas en una sesión diaria de 30 ensayos de la tarea de EV2, hasta que cada animal alcanzó un criterio de aprendizaje previamente fijado. Se establecieron 4 grupos experimentales tanto en las ratas jóvenes como en las ratas viejas: (1) ratas que recibieron el tratamiento de AEIC después de cada una de las sesiones de condicionamiento (AEIC) ; (2) ratas con lesiones bilaterales del PF (L); (3) ratas con lesiones del PF pero que recibieron también el tratamiento de AEIC después de cada una de las sesiones de condicionamiento (L+AEIC) y (4) ratas que no recibieron ni lesión ni AEIC. El tratamiento de AEIC no sólo revirtió el déficit provocado por la lesión bilateral del PF, sino que también facilitó el aprendizaje en las ratas lesionadas. Este efecto fue más potente en las ratas viejas. Así, el tratamiento de AEIC podría compensar el déficit inducido por la hipofuncionalidad de alguno de los sistemas de arousal, como por ejemplo aquel que implica al PF., Intracranial self-stimulation (SS) of the lateral hypothalamus (LH), in the medial forebrain bundle (MFB), facilitates learning and memory processes in a wide variety of paradigms in both young and aged rats. Some data support the idea that the LH-SS facilitative effect seems related to the arousing properties of the MFB reward system.Memory is an active and complex process that covers different stages such as acquisition, consolidation or retrieval. Acquisition of information through the senses is necessarily the first step, which is followed by consolidation, an active process for storing the information just acquired. The retrieval could reactive these stored memories which then can be used to guide behavior. It has been demonstrated that the facilitative effects of several activatory treatments on different learning and memory stages depend on the time of administration with regard to training. To evaluate possible differential effects of lateral hypothalamic SS on memory consolidation and retrieval, independent groups of Wistar rats were trained in a single session of two-way active avoidance task acquisition session) and tested 24 h later (retention session). The post-ICSS groups received an ICSS treatment immediately after the acquisition session, and the pre-ICSS groups received the same treatment immediately before the retention session. Because the ICSS effects on memory seem to be dependent on the initial performance level shown by the subjects, the possible influence of initial training (number of trials) on ICSS effects was also studied. Therefore, we used different control and experimental groups, which received either 30 or 50 trials in the acquisition session. Post-training ICSS facilitated the 24-h retention in both training conditions (30 and 50 trials). In contrast, pre-retention ICSS treatment did not facilitate performance in the retention test. We also observed that post-training ICSS was more effective for improving the 24-h retention than increasing the initial training from 30 to 50 trials. These findings confirm that ICSS treatment improves memory consolidation and suggest that it might not affect memory retrieval mechanisms.The activatory effects of brain reward systems could affect to multiple arousal systems. Despite the fact that each neurochemical arousal system could play a specific role in brain activation and information processing, several data indicate that the presence of multiple activating structures may compensate for the loss of certain components. So, it is plausible that the functional lack of one of the arousal systems could be functionally compensated by the activation of other systems. Since MFB activation enhances memory and modulates brain arousal, the LH-SS could be a way to compensate memory-deficits generated by the hypofunctionality of some of the arousal systems, i.e. induced by parafascicular nucleus (PF) damage. In fact, some experiments have shown that it is possible to induce a functional recovery of PF-lesion-induced effects after administration of amphetamine or ACTH(4-9) analogs. To evaluate whether SS ameliorates conditioning deficits induced by PF damage in young and aged rats, 142 animals received a daily single session of two-way active avoidance until to achieve a fixed criterion. Four experimental groups were established in both young and aged rats: 1) SS treatment after every conditioning session (SS groups), 2) Pre-training PF lesions (Lesion groups), 3) PF lesions and SS treatment (L+SS groups) and 4) Control groups. SS treatment not only canceled the detrimental effects of PF lesions, but improved conditioning in lesioned animals (L+SS groups). This effect was more powerful in aged rats. SS treatment could compensate memory deficits generated by hypofunctionality of some arousal systems, as the one involving PF.

El núcleo pedunculopóntico tegmental (PPTg) es un grupo de neuronas (predominantemente colinérgicas) situado en el tronco del encéfalo, que se ha implicado en diversas funciones cognitivas. No obstante, el papel que juega el PPTg en los procesos cognitivos no está del todo claro; por ejemplo, no se conoce si su influencia en estos aspectos depende del nivel de dificultad de la tarea, del número de opciones de respuesta disponibles de la misma o de su dependencia de los sistemas fronto-estriatales; por otra parte, no se sabe si su integridad es necesaria para la consolidación de la memoria. Para contestar a estas cuestiones, se ha realizado un trabajo compuesto por tres experimentos en el que se analizan los efectos de la lesión del PPTg sobre: 1) la adquisición del condicionamiento de evitación activa de dos sentidos (EV2), una tarea dependiente del estriado dorsal, en dos condiciones diferentes de dificultad, 2) la retención a largo plazo, al cabo de 10 días, de este mismo tipo de condicionamiento; y 3) el aprendizaje de dos tareas espaciales dependientes de los sistemas fronto-estriatales ventrales, que implican únicamente dos opciones de respuesta, y que difieren en cuanto a su grado de dificultad (la tarea de no-alternancia forzada o DMTP y la tarea de alternancia forzada o DNMTP, ambas en un laberinto en T). En el experimento I, los animales eran sometidos a lesión electrolítica bilateral del PPTg y posteriormente recibían dos sesiones de EV2 separadas por 10 días; la mitad de los sujetos eran entrenados con un estímulo condicionado (EC) de 10 segundos de duración (condición de baja dificultad) y la otra mitad con un EC de 3 segundos (condición de alta dificultad). En el experimento II, los sujetos recibían una sesión de entrenamiento en la tarea de EV2 de mayor dificultad e, inmediatamente después, eran sometidos a lesión electrolítica del PPTg; 10 días más tarde se evaluaba el nivel de retención de la misma. En el experimento III, se les realizaba a los animales una lesión química (con ácido iboténico) bilateral en el PPTg y posteriormente eran entrenados en una tarea de DMTP demorada 15 segundos y a otra de DNMTP demorada 15 segundos. Si alcanzaban el criterio de aprendizaje de esta segunda tarea, eran también entrenados en una tarea de DNMTP demorada 30 segundos. Los principales resultados de estos trabajos ponen de manifiesto que: 1) la integridad del PPTg es necesaria para la adquisición de la tarea de EV2, tanto en condiciones de alta como de baja demanda; 2) la participación de este núcleo no es necesaria para la retención a largo plazo de la EV2, ni siquiera en los primeros estadios del proceso de consolidación; 3) el PPTg participa en la adquisición de tareas espaciales dependientes de sistemas fronto-estriatales, incluso cuando implican dos únicas opciones de respuesta; 4) las variaciones en el nivel de demanda de la tarea influyen en el efecto deteriorante de la lesión del PPTg sobre la adquisición de la EV2 y de las tareas dependientes de sistemas fronto-estriatales, pero no son un determinante crítico para el mismo; y 5) los déficits observados tras la lesión del PPTg en la tarea de EV2 y en las dos pruebas espaciales (el DMTP y el DNMTP) no parecen ser atribuibles a cambios en la motricidad espontánea, en el nivel de motivación, en la reactividad emocional, ni en la sensibilidad al dolor; sino a un deterioro cognitivo que podía estar mediado por la alteración del funcionamiento córtico-estriatal., The pedunculopontine tegmental nucleus (PPTg) is a neuronal group (predominantly cholinergic) located in the brain stem, which has been involved in several cognitive functions. However, the role of the nucleus in these cognitive functions is not well understood. For instance, it is not known whether its influence on cognition depends on the level of difficulty of the task, on the number of response options available, or on its dependence of fronto-striatal systems. On the other hand, it is not known if its integrity is necessary for memory consolidation. In order to answer these questions, we have carried out a work composed of three experiments analyzing the effects of PPTg lesions on: 1) the acquisition of two-way active avoidance conditioning, a task that depends on dorsal striatal systems, under two conditions differing in task difficulty; 2) the long-term retention (10 days) of the same conditioning task; and 3) the acquisition of two spatial tasks that depend on fronto-ventral striatal systems, that involve only two response options, and that differ in their difficulty level (delayed matching-to-position task or DMTP, and delayed non-matching-to-position task, or DNMTP). In Experiment I, the animals were subjected to bilateral electrolytic lesions of the PPTg and were thereafter trained in a two-way active avoidance task (2 sessions separated by 10 days). Half of the subjects were trained using a conditioned estimulus of 10 second duration (low difficulty condition), while the other half were trained with a conditioned stimulus lasting 3 seconds (high difficulty condition). In Experiment II, the animals received a training sessions in two-way active avoidance under the high difficulty condition, and, immediately after this session were subjected to an electrolytic lesion of the PPTg. Long-term retention was tested 10 days later. In Experiment III, the animals were subjected to bilateral chemical lesions (ibotenic acid) of the PPTg, and were trained in a DMTP task with a 15-second delay, and in a DNMTP task with a 15-second delay. The animals that reached the learning criterion for the latter were trained in a second DNMTP using a delay of 30 seconds. The main results obtained in the present work indicate that: 1) the integrity of the PPTg integrity is necessary for the acquisition of two-way active avoidance in all the conditions tested; 2) this nucleus is not necessary for the long-term retention of two-way active avoidance, even in the first stages of the consolidation process; 3) the PPTg participates in the acquisition of spatial tasks that depend on fronto-ventral striatal systems even when they only involve two response options; 4) variations in task demand can affect the disruptive effects of PPTg lesions on the acquisition of two-way active avoidance and of spatial tasks that depend on fronto-ventral striatal systems, but they are not a critical factor in determining this disruption; and 5) the learning deficits observed after PPTg lesions do not seem to be attributable to changes in spontaneous locomotion, in motivational level, in emotional reactivity or in pain sensitivity; rather they seem to be induced by cognitive deterioration that could be mediated by the alteration of functioning of the cortico-striatal systems.

L'Autoestimulació Elèctrica Intracranial (AEIC) del feix prosencefàlic medial facilita l'adquisició i posterior retenció d'un aprenentatge quan és administrada immediatament després de l'entrenament. Aquest efecte és especialment potent en rates que parteixen de baixos nivells d'aprenentatge, i es creu que és degut a un efecte activador general de l'AEIC sobre diferents estructures encefàliques.Es va decidir estudiar els efectes del tractament d'AEIC post-entrenament sobre l'adquisició i la retenció d'un condicionament d'evitació activa de dos sentits en rates velles (16-17 mesos), i sobre l'adquisició i retenció d'una tasca de memòria declarativa dependent de l'hipocamp (alternança en laberint en T) en rates joves (3 mesos).Per assolir aquests objectius es van realitzar dos experiments amb rates albines de la soca Wistar. En el primer treball vam observar com el tractament d'AEIC post-entrenament va facilitar l'adquisició del condicionament d'evitació activa de dos sentits, sense afectar sobre la retenció a llarg termini. Aquests resultats demostren que els animals vells, que generalment parteixen de baixos nivells d'aprenentatge, mantenen els mecanismes de plasticitat necessaris perquè es faciliti l'adquisició d'aquest condicionament, encara que possiblement de manera menys eficaç que en els animals joves, el que planteja la necessitat de desenvolupar un model de tractament amb AEIC que sigui igual d'efectiu pels diferents grups d'edat.En el segon treball vam constatar un efecte facilitador del tractament d'AEIC post-entrenament sobre l'expressió flexible d'una memòria declarativa, una característica essencial dels aprenentatges que depenen d'aquest sistema de memòria. Aquests efectes no es van observar en la retenció a llarg termini, indicant un efecte específic sobre la fase de consolidació de la informació entre sessions d'aprenentatge.Aquestes dades mostren com els efectes facilitadors del tractament d'AEIC post-entrenament poden ser generalitzar a dues situacions prèviament no estudiades d'alt interès per a l'estudi i desenvolupament de tractaments compensadors dels trastorns de la memòria, com són l'envelliment i les tasques de memòria declarativa., Intracranial self-stimulation (ICSS) of the medial forebrain bundle improves learning acquisition and subsequent retention when administered immediately after training. This effect is particulary marked in rats with low initial learning levels, and this is thought to be due to a general arousing effect on different structures of the brain.We decided to study post-training ICSS effects on acquisition and retention of a two-way active avoidance conditioning in aged rats (16-17 months), and on acquisition and retention of a hippocampus-dependent declarative memory task (delayed alternation in a T-maze) in young rats (3 months).We conducted two experiments with albino rats of the Wistar strain. In the first, we observed a facilitatory effect of post-training ICSS on the acquisition of the two-way active avoidance conditioning, and no effect on long-term retention. These results show that aged animals, which generally show poor initial learning levels, do maintain the necessary plastic mechanisms for facilitating acquisition of this conditioning, although probably in a less efficient way than young rats, raising the need for developing a model of ICSS equally effective in young and old rats.In the second experiment, we observed a facilitatory effect of post-training ICSS on the flexible expression of declarative memory, which is the hallmark of the learning tasks that depend on this memory system. These effects were not observed in the retention session, suggesting a specific effect on the consolidation phase between learning sessions.This data generalize the facilitatory effects of post-training ICSS to two conditions, never tested before, of high interest for the study and development of compensating treatments for memory disorders, such as aging and declarative memory.

El nucli parafascicular (PF) en rates, o complex centremitjà-parafascicular (CM-PF) en primats, forma part dels nuclis intralaminars posteriors del tàlem i participa en diferents funcions estat-dependents com, per exemple, l'arousal o l'atenció. Malgrat que el PF sembla contribuir a diferents funcions cognitives, la natura del seu efecte sobre diferents tasques encara no està clara. La present tesis doctoral pretén aclarir el paper específic del nucli PF en l'aprenentatge i la memòria avaluant la seva participació en l'adquisició i la retenció a llarg termini (RLT) d'un condicionament d'evitació activa de dos sentits (EV2). La tasca d'EV2 és un paradigma de condicionament operant que inclou un condicionament clàssic aversiu. En el paradigma típic, un estímul condicionat (EC)(per exemple, un so) s'associa repetidament a un xoc elèctric (estímul incondicionat, EI) que pot ser evitat pel subjecte experimental si creua cap al compartiment oposat de la gàbia (resposta d'evitació). En l'Experiment I, vàrem estudiar l'efecte de l'estimulació elèctrica intracranial post-entrenament del PF (PF-EIC ) en l'adquisició i la RLT de la tasca de EV2. Per tant, a tots els subjectes (rates mascle de la soca Wistar) se'ls hi va implantar un elèctrode d'estimulació al nucli PF. Els subjectes van realitzar 5 sessions idèntiques d'entrenament (10 assajos cadascuna) separades per un interval de 24-h. Després de cada sessió d'adquisició, dos grups experimentals van rebre tractament d'EIC al nucli PF durant 10min (EIC-10) o 5min (EIC-5). El grup Control no va rebre en cap moment EIC, mentre que els subjectes del grup EIC-Control van rebre només tractament en les sessions prèvies al condicionament en què es buscava la intensitat òptima d'EIC no-convulsiva. 10 dies després de les sessions d'adquisició tots els subjectes van ser sotmesos a una sessió de RLT de la EV2. Sorprenentment, el grup EIC-Pre va ser el què va mostrar un deteriorament de la tasca d'EV2 en comparació amb la resta de grups. Els resultats histològics van indicar que el tractament d'EIC pre-entrenament havia produït una certa lesió en el nucli PF. Aquest efecte deteriorant de les sessions prèvies d'EIC va ser revertit en el grup EIC-10. Per tant, en l'Experiment II vàrem avaluar els efectes sobre la mateixa tasca d'EV2 de: (1) lesions pre-entrenament del PF i (2) un tractament d'EIC al PF post-entrenament aplicant una intensitat menor que en l'experiment I i sense les sessions prèvies de cerca de la intensitat òptima no-convulsiva. En aquest cas, les lesions del PF van deteriorar l'adquisició i la RLT de la EV2 mentre que l'EIC post-entrenament no va tenir cap efecte. Aquests resultats recolzen la possible participació del nucli PF en l'aprenentatge i la memòria, tot i que calen nous experiments per esbrinar quin és el seu paper específic i sobre quines estructures el nucli PF exerciria la seva influència., El núcleo parafascicular (PF) en ratas, o complejo centromediano-parafascicular (CM-PF) en primates, forma parte de los núcleos intralaminares posteriores del tálamo y participa en diferentes funciones estado-dependientes como, por ejemplo, el arousal o la atención. Pese a que el PF parece contribuir a diferentes funciones cognitivas, la naturaleza de su efecto sobre diferentes tareas todavía no está clara. La presente tesis doctoral pretende estudiar el papel específico del núcleo PF en el aprendizaje y la memoria evaluando su participación en la adquisición y la retención a largo plazo (RLP) de un condicionamiento de evitación activa de dos sentidos (EV2). La tarea de EV2 es un paradigma de condicionamiento operante que incluye un condicionamiento clásico aversivo. En el paradigma típico, un estímulo condicionado (EC) (por ejemplo, un sonido) se asocia repetidamente a un choque eléctrico (estímulo incondicionado, EI) que puede ser evitado por el sujeto experimental si cruza al compartimento opuesto de la jaula (respuesta de evitación). En el Experimento I, estudiamos el efecto de la estimulación eléctrica intracraneal post-entrenamiento del PF (PF-EIC) en la adquisición y la RLP de la tarea de EV2. Por lo tanto, a todos los sujetos (ratas macho de la cepa Wistar) se les implantó un electrodo de estimulación en el núcleo PF. Los sujetos realizaron 5 sesiones idénticas de entrenamiento (10 ensayos cada una) separadas por un intervalo de 24-h. Tras cada sesión de adquisición, dos grupos experimentales recibieron tratamiento de EIC en el núcleo PF durante 10min (EIC-10) o 5min (EIC-5). El grupo Control no recibió en ningún momento EIC, mientras que los sujetos del grupo EIC-Control recibieron sólo tratamiento en las sesiones previas al condicionamiento en que se buscaba la intensidad óptima de EIC no-convulsiva. 10 días después de las sesiones de adquisición todos los sujetos fueron sometidos a una sesión de RLP. Sorprendentemente, el grupo EIC-Pre fue el que mostró un deterioro de la tarea en comparación con el resto de grupos. Los resultados histológicos indicaron que el tratamiento de EIC pre-entrenamiento había producido una cierta lesión en el núcleo PF. Este efecto deteriorante de las sesiones previas de EIC fue revertido en el grupo EIC-10. Por lo tanto, en el Experimento II evaluamos los efectos sobre la misma tarea de EV2 de: (1) lesiones pre-entrenamiento del PF y (2) un tratamiento d'EIC post-entrenamiento en el PF aplicando una intensidad menor que en el experimento I y sin las sesiones previas de busca de la intensidad óptima no-convulsiva. Las lesiones del PF impidieron la adquisición y la RLP de la EV2 mientras que la EIC post-entrenamiento no tuvo ningún efecto. Estos resultados apoyan la posible participación del núcleo PF en el aprendizaje y la memoria, a pesar de que son necesarios nuevos experimentos para averiguar su papel específico y sobre qué estructuras el núcleo PF ejercería su influencia., The rodent parafascicular (PF) nucleus, or centromedian-PF (CM-PF) complex in primates, is a caudal intralaminar component of the thalamus involved in various state-dependent functions, such as arousal and attention. Although the PF would seem to contribute to cognitive functions, the nature of the learning tasks in which this nucleus may be involved is not clear. The present study, sought to further elucidate the specific role of the PF nucleus in learning and memory evaluating the involvement of the PF nucleus in the acquisition and long-term retention (LTR) of a two-way active avoidance conditioning (TWAA). The TWAA task is an operant conditioning paradigm that includes an aversively motivated classical conditioning. In the standard paradigm, a conditioned stimulus (CS) (i.e., a sound signal) is repeatedly associated with a footshock (unconditioned stimulus, UC) that can be avoided by the rat crossing to the opposite side of a shuttle box (avoidance response). In Experiment 1, we evaluated the PF influence on TWAA learning by assessing the effects of PF post-training intracranial electrical stimulation (PF ICS) on the acquisition and/or the LTR of the task. All subjects (male Wistar rats) were implanted with an electrode at the PF. Rats were trained in five identical TWAA training sessions (10 trials each) separated by a 24-h interval. After each learning session two groups of Ss were stimulated for 10 (ICS-10 group) and 5 (ICS-5 group) min, respectively. A Control group never received PF ICS, while Ss in an ICS-Control group received PF ICS only during a previous search for a non-convulsive current intensity. Ten days after training, the rats were tested in a single 10-trial session. Unexpectedly, the ICS-Control group showed poor performance of the task compared to the remaining groups. However, this effect was reversed when a posttraining PF ICS treatment was also applied. The histological analyses showed that the pretraining ICS treatment produced some PF tissue lesion. Thus, Experiment II was aimed at evaluating the effects upon the same task of (1) pretraining PF electrolytical lesions (PF-Lesion group) and (2) posttraining PF ICS treatment (ICS group) at a lower current intensity and without a previous search for non-convulsive current intensity. PF pretraining lesion impaired TWAA conditioning, while posttraining PF ICS did not affect it. These findings are consistent with the idea that the PF nucleus might contribute to learning processes, although additional research is needed to elucidate its specific role and the brain structures in which PF modulation is critical.