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SIMPOSIO “NEUROBIOLOGÍA DE LOS CIRCUITOS DE LOS GANGLIOS BASALES” Instituto de Neurobiología, UNAM Campus Juriquilla Febrero 11 y 12, 2016 INVITACIÓN Los Departamentos de Neurobiología Conductual y Cognitiva y el Departamento de Neurobiología del Desarrollo y Neurofisiología del Instituto de Neurobiología de la UNAM tienen el agrado de invitar al simposio “Neurobiología de los Circuitos de los Ganglios Basales” que tendrá lugar el 11 y 12 de febrero del presente en el Teatro Flavio Mena Jara del Centro Académico y Cultural del campus Juriquilla en Querétaro. El propósito del simposio es presentar el estado actual del conocimiento sobre las funciones de los ganglios basales y las redes neuronales que hacen posible estas funciones y también discutir las nuevas herramientas disponibles. Los ponentes invitados son el Dr. José Bargas Díaz del Instituto de Fisiología de la UNAM, el profesor Joshua Berke de la Universidad de Michigan, la Dra. Elvira Galarraga Palacio del Instituto de Fisiología de la UNAM, el Dr. Pavel Rueda Orozco del Instituto de Neurobiología de la UNAM, el Profesor Mark Packard de la Universidad de Texas A&M y el Dr. Fatuel Tecuapetla del Instituto de Fisiología Celular. El simposio concluirá con una mesa redonda que presidirá el Dr. Hugo Merchant Nancy del Instituto de Neurobiología. HORARIO JUEVES 11 DE FEBRERO 2016 11:00 horas Presentación y Bienvenida Welcome and Introduction 11:10 horas "Conectómica funcional en el microcircuito estriatal" “Functional connectomics in the striatal microcircuit" José Bargas, IFC-UNAM 12:00 horas “Dinámica neuronal estriatal durante la ejecución de hábitos motores” “Striatal neural dynamics during the execution of motor habits” Pavel Rueda, INB-UNAM 12:50 horas “Mecanismos de los circuitos de los Ganglios Basales para iniciar, retrasar y detener” “Basal Ganglia Circuit Mechanisms for Starting, Slowing and Stopping” Joshua Berke, UMICH VIERNES 12 DE FEBRERO 2016 10:30 horas “Contribución complementaria de las vías de proyección estriatal al inicio y ejecución de secuencias de acción” “Complementary Contribution of Striatal Projection Pathways to the Initiation and Execution of Action Sequences” Fatuel Tecuapetla, IFC-UNAM 11:20 horas “Ansiedad, Cognición y Hábitos: Una perspectiva de sistemas de memoria” “Anxiety, Cognition, and Habits: A Memory Systems Perspective” Mark Packard, TAMU Café 12:30 horas “Integración sináptica de las aferentes corticoestriatales y talamoestriatales” “Synaptic integration of corticostriatal and thalamostriatal inputs” Elvira Galarraga, IFC-UNAM 13:20 horas Mesa Redonda presidida por Hugo Merchant, INB-UNAM Panel Discussion, chaired by Hugo Merchant, INB-UNAM INFORMACION SOBRE LOS PONENTES JOSÉ BARGAS DÍAZ Investigador Titular Instituto de Fisiología Celular Universidad Nacional Autónoma de México Neurociencia cognitiva http://www.ifc.unam.mx/investigadores/jose-bargas Su interés está en el estudio de las acciones de transmisores moduladores sobre las corrientes iónicas, el disparo y la conectividad sináptica de las neuronas cerebrales. En particular se interesa en las acciones de la dopamina y acetilcolina sobre las neuronas del estriado y las redes neuronales. Publicaciones selectas 1: Hernández-Martínez R, Aceves JJ, Rueda-Orozco PE, Hernández-Flores T, Hernández-González O, Tapia D, Galarraga E, Bargas J. Muscarinic presynaptic modulation in GABAergic pallidal synapses of the rat. J Neurophysiol. 2015 Feb 1;113(3):796-807. doi: 10.1152/jn.00385.2014. Epub 2014 Nov 12. PubMed PMID: 25392165. 2: Hernández-Flores T, Hernández-González O, Pérez-Ramírez MB, Lara-González E, Arias-García MA, Duhne M, Pérez-Burgos A, Prieto GA, Figueroa A, Galarraga E, Bargas J. Modulation of direct pathway striatal projection neurons by muscarinic M₄-type receptors. Neuropharmacology. 2015 Feb;89:232-44. doi: 10.1016/j.neuropharm.2014.09.028. Epub 2014 Oct 5. PubMed PMID: 25290553. 3: Barroso-Flores J, Herrera-Valdez MA, Lopez-Huerta VG, Galarraga E, Bargas J. Diverse Short-Term Dynamics of Inhibitory Synapses Converging on Striatal Projection Neurons: Differential Changes in a Rodent Model of Parkinson's Disease. Neural Plast. 2015;2015:573543. doi: 10.1155/2015/573543. Epub 2015 Jun 8. PubMed PMID: 26167304; PubMed Central PMCID: PMC4475734. 4: Pérez-Ramírez MB, Laville A, Tapia D, Duhne M, Lara-González E, Bargas J, Galarraga E. KV7 Channels Regulate Firing during Synaptic Integration in GABAergic Striatal Neurons. Neural Plast. 2015;2015:472676. doi: 10.1155/2015/472676. Epub 2015 May 31. PubMed PMID: 26113994; PubMed CentralPMCID: PMC4465714. 5: Nieto-Posadas A, Flores-Martínez E, Lorea-Hernández JJ, Rivera-Angulo AJ, Pérez-Ortega JE, Bargas J, Peña-Ortega F. Change in network connectivity during fictive-gasping generation in hypoxia: prevention by a metabolic intermediate. Front Physiol. 2014 Jul 23;5:265. doi: 10.3389/fphys.2014.00265. eCollection 2014. PubMed PMID: 25101002; PubMed Central PMCID: PMC4107943. JOSHUA BERKE Profesor Universidad de Michigan Departamento de Psicología Laboratorio de Neurofisiología Conductual http://www.berkelab.org/BerkeLab/Welcome.html https://www.lsa.umich.edu/psych/people/faculty/ci.berkejoshua_ci.detail Sus intereses incluyen el papel de los circuitos de los ganglios basales en el aprendizaje, selección y ejecución de acciones y su alteración en enfermedades neurológicas como la drogadicción y la enfermedad de Parkinson. Para responder estas preguntas actualmente se vale de registros electrofisiológicos crónicos en ratas en libre movimiento y en ratones transgénicos. El Dr. Berke examina cómo las poblaciones neuronales codifican la información e interactúate entre sí y cómo estas configuraciones cambian como resultado del aprendizaje y de manipulaciones del sistema dopaminérgico. Publicaciones selectas 1: Arkypallidal Cells Send a Stop Signal to Striatum. Mallet N, Schmidt R, Leventhal D, Chen F, Amer N, Boraud T, Berke JD. Neuron. 2016 Jan 12. 2: Mesolimbic dopamine signals the value of work. Hamid AA, Pettibone JR, Mabrouk OS, Hetrick VL, Schmidt R, Vander Weele CM, Kennedy RT, Aragona BJ, Berke JD. Nat Neurosci. 2015 3: Canceling actions involves a race between basal ganglia pathways. Schmidt R, Leventhal DK, Mallet N, Chen F, Berke JD. Nat Neurosci. 2013 Aug;16(8):1118-24. 4: Basal ganglia beta oscillations accompany cue utilization. Leventhal DK, Gage GJ, Schmidt R, Pettibone JR, Case AC, Berke JD. Neuron. 2012 Feb 9;73(3):523-36. 5: Selective activation of striatal fast-spiking interneurons during choice execution. Gage GJ, Stoetzner CR, Wiltschko AB, Berke JD. Neuron. 2010 Aug 12;67(3):466-79. ELVIRA GALARRAGA PALACIO Investigador Titular Instituto de Fisiología Celular Universidad Nacional Autónoma de México Cognitive Neuroscience http://www.ifc.unam.mx/investigadores/elvira-galarraga Su línea de investigación versa sobre el control del mecanismo de disparo neuronal y su neuromodulación: Modulación post-sináptica de las corrientes iónicas y de los patrones temporales de disparo que estas generan mediante receptores a neurotransmisores y péptidos. También se interesa en el estudio de la correlación entre las propiedades electrofisiológicas y morfológicas de las neuronas del cerebro de mamíferos. Publicaciones selectas 1: Pérez-Ramírez MB, Laville A, Tapia D, Duhne M, Lara-González E, Bargas J, Galarraga E. (2015) KV7 channels regulate firing during synaptic integration in GABAergic striatal neurons. Neural Plasticity, vol. 2015, Article ID 472676, 18 pages, 2015. doi:10.1155/2015/472676 2: Arias-García MA, Tapia D, Flores-Barrera E, Pérez-Ortega JE, Bargas J, Galarraga E. (2013) Duration differences of corticostriatal responses in striatal projection neurons depend on calcium activated potassium currents. Front Syst Neurosci. 7:13 Doi:10.3389/finsys.2013.00063. 3: Vizcarra-Chacón B, Arias-García MA, Pérez-Ramirez MB, Flores-Barrera E, Tapia D, Drucker-Colin R, Bargas J,Galarraga E. (2013) Contribution of different classes of glutamate receptors in the cortico-striatal polysynaptic responses from striatal direct and indirect projection neurons. BMC Neuroscience 14:60. 4: López-Huerta VG, Carrillo-Reid L, Galarraga E, Tapia D, Fiordelisio T, Drucker Colin R, Bargas J. (2013) The balance of striatal feedback transmission is disrupted in a model of Parkinsonism. Journal of Neuroscience. 33:4964-75. 5: Flores-Barrera E, Vizcarra-Chacón BJ, Bargas J, Tapia D, GalarragaE. (2011) Dopaminergic modulation of corticostriatal responses in medium spiny projection neurons from direct and indirect pathways. Front Syst Neurosci. 29; 5:15. 6: Flores-Barrera E, Vizcarra-Chacón BJ, Tapia D, Bargas J and Galarraga E. (2010) Different corticostriatal integration in spiny projection neurons from direct and indirect pathways. Front Syst Neurosci. 10; 4:15. HUGO MERCHANT NANCY Investigador Titular Instituto de Neurobiología Universidad Nacional Autónoma de México http://132.248.142.13/personal/merchant/ Muchas de las actividades cotidianas dependen de la habilidad de procesar adecuadamente el tiempo. Por ejemplo, para la percepción del ritmo en la música o para controlar la intercepción de blancos en movimiento es necesario procesar intervalos temporales. El Dr. Merchant está interesado en determinar las bases neurofisiológicas de la estimación del tiempo en el circuto cortico-talámico-ganglios basales en primates. Para entender este fenómeno entrenan a monos Rhesus en tareas de percepción y producción de intervalos de tiempo. La conducta temporal de los monos se caracteriza con técnicas psicofísicas y se compara con la habilidad de seres humanos para percibir y producir intervalos de tiempo. Subsecuentemente se registra la actividad de neuronas únicas del circuito de interés. La activida neuronal se analiza usando diversas técnicas paramétricas para establecer correlaciones entre los diferentes aspectos cognitivos del procesamiento del tiempo y las respuestas de neuronas únicas y de poblaciones neuronales. Esto permite delinear el papel del circuito en el control de los intervalos de tiempo en el primate y determinar el código neuronal asociado con cada proceso conductual. Publicaciones selectas 1: Bartolo, R. and Merchant, H*. , Beta oscillations are linked to the initiation of sensory-cued movement sequences and the internal guidance of regular tapping in the monkey., Journal Of Neuroscience, April 2015; 35(11), 4635-4640 2: Hoeschele, M., Merchant, H., Hattori, Y., Kikuchi, Y., and ten Cate, C. , Comparative studies on the biology of music: bridging the gap between constrained experiments and natural behavior in the search for animal musicality. , Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, March 2015; 370(1664), 232-245 3: Merchant, H*., Grahn, J., Trainer, L., Rohrmeier, M., and Fitch, TW., Finding the beat: A neural perspective across humans and non-human primates., Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, March 2015; 370(1664), 186-202 4: Merchant, H.*, Perez, O., Bartolo, R., Mendez JC., Mendoza, G., Gamez, J., Yc, K., Prado, L. , Sensorimotor neural dynamics during isochronous tapping in the medial premotor cortex of the macaque, European Journal Of Neuroscience, March 2015; 41(5), 586-602 5: Merchant, H.* and de Lafuente V. , Introduction to the Neurobiology of Interval Timing. , Advances In Experimental Medicine And Biology, November 2014; 829, 1-13 MARK PACKARD Profesor Universidad de Texas A&M Neurociencia conductual y celular http://psychology.tamu.edu/html/bio--markpackard.html Mark G. Packard, PhD es profesor de Psicología y “Cornestone Faculty Fellow” en el Departamento de Psicología e Instituto de Neurociencias de la Universidad Texas A&M, y es socio de la Asociación Psicológica Americana y de la Asociación de Ciencias Psicológicas. Su investigación básica en animales inferiores se enfoca en el estudio de las bases neurobiológicas de la organización de la memoria en el cerebro de mamíferos a nivel de sistemas neurales. Su acercamiento teórico fundamental se basa en la hipótesis de sistemas de memoria múltiples que atribuyen papeles diferenciales para el hipocampo y los ganglios basales en la memoria cognitiva y de hábitos respectivamente. Dentro de este marco teórico, ha investigado ampliamente los efectos del estrés y la ansiedad con respecto al uso relativo de los sistemas de memoria múltiples. Su trabajo ha señalado a la amígdala como el componente neuroanAtómico crítico que ejerce una influencia moduladora de la activación emocional intensa sobre los sistemas de memoria cognitivos y de hábitos. Su investigación de la influencia del estrés y la ansiedad sobre la memoria tiene implicaciones importantes para entender el desarrollo y expresión de síntomas tipo hábito en varias psicopatologías (trastorno obsesivo compulsivo, drogadicción, trastorno de estrés post-traumático, entre otros). Publicaciones selectas 1: Leong, K. C., Goodman, J., Packard, M. G. Post-training re-exposure to fear conditioned stimuli enhances memory consolidation and biases rats towards the use of striatumdependent response learning. Behavioural Brain Research, 291, 195-200, 2015. 2: Goodman, J. Marsh, R., Peterson, B.S., Packard, M. G. The neurobehavioral development of multiple memory systems: Implications for childhood and adolescent psychiatric disorders. Journal of Child Psychology and Psychiatry, 55, 582-610, 2014. 3: White, N.M., Packard, M.G., McDonald, R.J. Dissociating memory systems: The story unfolds. Behavioral Neuroscience, 127, 813-834, 2013. 4: Packard, M.G., Goodman, J. Emotional arousal and multiple memory systems in the mammalian brain. Frontiers in Behavioral Neuroscience, 6, 1-9, 2012. 5: Packard. M.G., Goodman, J. Factors that influence the relative use of multiple memory systems. Hippocampus, 11, 1044-1052, 2013. PAVEL RUEDA Investigador Titular Instituto de Neurobiología Universidad Nacional Autónoma de México http://132.248.142.23/web_site/home_pages/152 El objetivo principal de su laboratorio es entender los circuitos y las operacones neuronales que subyacen al aprendizaje y ejecución de hábitos. Se enfoca en comprender el papel de las proyecciones sensoriales que se originan en la corteza y el tálamo y llegan al estriado dorsolateral. En particular estudia la integración estriatal de información bilateral multisensorial durante el aprendizaje y ejecución de hábitos. Para alcanzar estos objetivos utiliza tanto registros electrofisiológicos de alta densidad en animales en libre movimiento y anestesiados, como herramientas farmacológicas y conductuales. Publicaciones selectas 1: The striatum multiplexes contextual and kinematic information to constrain motor habits execution. Rueda-Orozco PE, Robbe D. Nat Neurosci. 2015 Mar;18(3):453-60. doi: 10.1038/nn.3924. Epub 2015 Jan 26. 2: Muscarinic presynaptic modulation in GABAergic pallidal synapses of the rat. Hernández-Martínez R, Aceves JJ, Rueda-Orozco PE, Hernández-Flores T, HernándezGonzález O, Tapia D, Galarraga E, Bargas J. J Neurophysiol. 2015 Feb 1;113(3):796-807. doi: 10.1152/jn.00385.2014. Epub 2014 Nov 12. 3: Striatal GABAergic and cortical glutamatergic neurons mediate contrasting effects of cannabinoids on cortical network synchrony. Sales-Carbonell C, Rueda-Orozco PE, Soria-Gómez E, Buzsáki G, Marsicano G, Robbe D. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013 Jan 8;110(2):719-24. doi: 10.1073/pnas.1217144110. Epub 2012 Dec 26. 4: Bidirectional plasticity in striatonigral synapses: a switch to balance direct and indirect basal ganglia pathways. Aceves JJ, Rueda-Orozco PE, Hernandez-Martinez R, Galarraga E, Bargas J. Learn Mem. 2011 Nov 18;18(12):764-73. doi: 10.1101/lm.023432.111. Print 2011 Dec. 5: Diversity in long-term synaptic plasticity at inhibitory synapses of striatal spiny neurons. Rueda-Orozco PE, Mendoza E, Hernandez R, Aceves JJ, Ibanez-Sandoval O, Galarraga E, Bargas J. Learn Mem. 2009 Jul 24;16(8):474-8. doi: 10.1101/lm.1439909. Print 2009 Aug. FATUEL TECUAPETLA Investigador Titular Instituto de Fisiología Celular Universidad Nacional Autónoma de México Molecular Neuropathology http://www.ifc.unam.mx/investigadores/fatuel-tecuapetla En su laboratorio investigan cómo es que la actividad del cerebro controla el inicio, la realización y la selección entre acciones. En particular está interesado en cómo los subcircuitos de la Corteza – Ganglios Basales – Tálamo contribuyen a la generación de acciones motoras, tanto en condiciones normales como neuropatológicas. Para realizar su investigación miden la actividad de los subcircuitos neuronales del cerebro en animales in vivo por medio de técnicas avanzadas de registro (optogenética/electrofisiología o registro de calcio intracelular como reportero de la actividad neuronal). Subsecuentemente una vez que identifican cuál es la actividad normal de los circuitos neuronales in vivo implementan manipulaciones optogenéticas para poner a prueba la contribución de los circuitos neuronales in vivo mientras los animales realizan tareas de condicionamiento operante. Publicaciones selectas 1: Tecuapetla F, Matias S, Dugue GP, Mainen ZF, Costa RM. Balanced activity in basal ganglia projection pathways is critical for contraversive movements. Nat Commun. 2014 Jul 8;5:4315. doi: 10.1038/ncomms5315. PubMed PMID: 25002180; PubMed Central PMCID: PMC4102112. 2: Jin X, Tecuapetla F, Costa RM. Basal ganglia subcircuits distinctively encode the parsing and concatenation of action sequences. Nat Neurosci. 2014 Mar;17(3):423-30. doi: 10.1038/nn.3632. Epub 2014 Jan 26. PubMed PMID: 24464039; PubMed Central PMCID: PMC3955116. 3: English DF, Ibanez-Sandoval O, Stark E, Tecuapetla F, Buzsáki G, Deisseroth K, Tepper JM, Koos T. GABAergic circuits mediate the reinforcement-related signals of striatal cholinergic interneurons. Nat Neurosci. 2011 Dec 11;15(1):123-30. doi: 10.1038/nn.2984. PubMed PMID: 22158514; PubMed Central PMCID: PMC3245803. 4: Ibáñez-Sandoval O, Tecuapetla F, Unal B, Shah F, Koós T, Tepper JM. A novel functionally distinct subtype of striatal neuropeptide Y interneuron. J Neurosci. 2011 Nov 16;31(46):16757-69. doi: 10.1523/JNEUROSCI.2628-11.2011. PubMed PMID: 22090502; PubMed Central PMCID: PMC3236391. 5: Santos FJ, Costa RM, Tecuapetla F. Stimulation on demand: closing the loop on deep brain stimulation. Neuron. 2011 Oct 20;72(2):197-8. doi: 10.1016/j.neuron.2011.10.004. PubMed PMID: 22017983. 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