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Guía de preguntas Seminario 1- Comp innatos
1. ¿Qué se entiende por valor desencadenador del estímulo llave? ¿Cuál es la utilidad de
este concepto y de su aplicación en el estudio de los mecanismos neuronales
involucrados en un determinado comportamiento? Describí un ejemplo.
2. Hablando de reconocimiento y discriminación de señales ¿Qué entendés por
propiedad de invarianza? ¿Cuál pensás que sería el valor adaptativo de dicha propiedad?
Describí al menos dos ejemplos.
3. No se conocen arañas que se alimenten directamente de sangre de vertebrados, ya que
sus piezas bucales no estarían adaptadas a tal función. Sin embargo, observaciones
hechas en el campo indicarían que Evarcha culicivora, una araña saltícida de África del
Este, predaría selectivamente a hembras de mosquitos Anopheles cargadas de sangre.
Usted quiere realizar una serie de experiencias en el laboratorio para analizar este
comportamiento alimentario de E. culicivora. Dispone de los siguientes elementos para
realizar sus experimentos:
* Una gran cantidad de arañas adultas E. culicivora criadas en el laboratorio.
* Hembras de mosquito: no alimentadas, alimentadas con agua azucarada o alimentadas
con sangre.
* Señuelos de cada uno de los insectos que requiera. Estos se construyen a partir de
especímenes fijados en etanol y luego se colocan en el centro de un círculo de corcho
en una postura realista.
* Imágenes virtuales tridimensionales de hembras de mosquito que pueden modificarse
según su deseo y proyectarse sobre una pantalla.
* Recursos financieros para conseguir más estímulos o dispositivos que considere
necesarios.
Usted quiere determinar cuál es estímulo llave que desencadena la caza selectiva de E.
culicivora sobre hembras de mosquito con sangre. Tiene tres candidatos posibles que
iniciarían este comportamiento:
1-El aumento de tamaño del abdomen del mosquito post-ingesta.
2-La modificación en la postura del mosquito alimentado (sin tener en cuenta
modificaciones en el tamaño de abdomen).
3-El olor a sangre de vertebrados.
a) Diseñe y justifique los experimentos que realizaría para evaluar cada una de las
posibilidades planteadas, indicando qué controles realizaría en cada caso, y cómo
evaluaría la respuesta comportamental de la araña. Esquematice los resultados
esperados en cada caso.
b) ¿Cómo esperaría que varíen los resultados de preferencia alimentaria si compara
arañas saciadas o hambreadas? Justifique su respuesta usando conceptos teóricos.
c) Si en lugar de usar arañas adultas utilizara juveniles sin experiencia alimentaria,
¿esperaría que varíen los resultados obtenidos? Justifique su respuesta.
Guía de preguntas Seminario 2. Comp escape/habituación
1. Usted realiza registros intracelulares en los lóbulos ópticos del cangrejo y encuentra
neuronas que responden a un estímulo visual de peligro (una figura de cartón movida
por un motor) y que muestran reducción de respuesta conforme se realizan repeticiones
del estímulo (15 repeticiones cada 3 minutos).
Al comentar los resultados, le realizan las siguientes preguntas:
a) ¿Como sabés que la respuesta es visual y no a la vibración del motor?
b) ¿Cómo sabés que la caída de respuesta observada con el entrenamiento no se debe a
que la neurona se va deteriorando conforme pasa el tiempo de registro?
¿Qué experimentos/controles son necesarios para contestar estas preguntas?
2. Investigadores interesados en el comportamiento de escape del cangrejo Uca vomeris
en su ámbito natural utilizaron el dispositivo esquematizado en la figura 1. Mediante un
sistema de sedal y poleas desplazaron en trayectoria recta una esfera negra (señuelo) a
20 cm por sobre un grupo de cangrejos que se encontraban forrajeando en las cercanías
de sus cuevas. El desplazamiento del señuelo (trazo grueso negro) se realizó desde su
punto de inicio (posición 1) hasta la posición de retorno, repitiendo el pasaje 20 veces
con un intervalo de 3 minutos entre pasajes.
La actividad de los cangrejos se filmó durante todo el período y luego se cuantificó la
proporción de cangrejos que frente a cada pasaje del señuelo escaparon hacia su cueva
(Figura 2A) y la proporción de cangrejos que se refugiaron en el interior de la cueva
(Figura 2B).
a) ¿Por qué cada vez menos animales escapan o se refugian a medida que se repite la
presentación del estimulo? Discuta si su interpretación está completamente validada
con los resultados de este experimento y, eventualmente, qué experimentos adicionales
haría para poder concluir de forma inequívoca cuál es la causa del cambio de
comportamiento de los animales.
b) i)¿Qué diferencias observa respecto a la respuesta de escape y el descenso a la cueva?
ii) ¿A qué podría atribuir esas diferencias?
c) Suponga que los investigadores pueden llevar los animales al laboratorio y realizar
registros electrofisiológicos en neuronas detectoras de movimiento de la lóbula (3er
neuropilo óptico) del cangrejo mientras le presentan la imagen del señuelo. i) ¿Qué
esperaría observar respecto de la actividad neuronal? ii) ¿Y si el estímulo se presenta en
forma repetida? (grafique). iii) ¿Cómo espera que respondan neuronas más periféricas
(del 1er o 2do neuropilo óptico) al señuelo? iv) ¿Y a su presentación repetida?
(grafique).
Guía de preguntas Seminario 3. Aprendizaje asociativo
1. Mencioná dos procedimientos que hagan perder la fuerza asociativa entre un estímulo
condicionado y un estimulo incondicionado. Estos procedimientos pueden ser aplicados
previamente, durante o después del condicionamiento. Indicá qué grupo/s control/es
utilizas y de qué manera realizas el testeo para evaluar el efecto del tratamiento.
2. Describí esquemáticamente qué se entiende por genrealizacion, ensombrecimiento y
condicionamiento de segundo orden? Realizar los esquemas de protocolos para cada
uno de ello y los resultados esperados con los debidos controles.
3. ¿Qué experimento en el paper de abejas permite descartar que se trate de un
condicionamiento operante? ¿Qué resultados esperaría si lo fuera?
4. a) ¿Qué es el proceso de extinción de la memoria? b) Describí una evidencia a favor
de que la extinción no implica un borrado de la memoria original sino que ésta sigue
presente luego de la sesión de extinción.
5. Los gráficos de la figura resumen los principales resultados del trabajo de Schroll et
al (2006). En ellos se ve la preferencia de los animales hacia un olor X luego de un
entrenamiento con fructosa (Fig. A) o la evitación del olor X luego de un entrenamiento
con sal (Fig. C). Por medio de la técnica de activación de neuronas específicas por
medio de channelrhodopsin los autores concluyeron que en insectos un estímulo
apetitivo puede ser substituido por la activación de neuronas octopaminérgicas (Fig. B)
mientras que un estímulo aversivo puede ser substituido por la activación de neuronas
dopaminérgicas (Fig. D). Los ensayos del test de la figura son realizados en oscuridad,
¿por qué?
A
entrenamiento
con fructosa
B
substitución de
fructosa por luz
channelrhodopsin
en neuronas
octopaminergicas
C
entrenamiento
con sal
de
D substitución
sal por luz
channelrhodopsin
en neuronas
dopaminergicas
a) ¿A qué tipo de aprendizaje podrían deberse los resultados obtenidos?
b) ¿Qué tipo de diseño en el protocolo de entrenamiento y que controles debieron
considerar los autores para confirmar que se trata de un tipo de aprendizaje y no
de otro? (no es necesario recordar el diseño del paper!!, vos mismo podés
diseñar uno). ¿Con qué otro tipo de aprendizaje puede haberse confundido de no
realizarse los controles apropiados?
c) Diseñe un experimento alternativo (distinto al planteado en el punto b) que
compruebe una característica diagnóstica del tipo de aprendizaje sospechado.
Usted cuenta con los dos tipos de moscas transgénicas, olores y luz. Describa
el protocolo de entrenamiento, el testeo y los posibles resultados.
6. En un experimento realizado para poner en evidencia si los animales establecen o no
una asociación del tipo de condicionamiento clásico entre un estímulo neutro y una
recompensa apetitiva, un investigador planea los siguientes experimentos. En cada
experimento indicado abajo es criticado por sus colegas porque los resultados
esperables no serían concluyentes en cuanto a si el aprendizaje en cuestión es asociativo
o no.
Experimento 1: Un grupo de animales recibe 4 ensayos que consisten en el estímulo A
seguido inmediatamente de una recompensa apetitiva (curva continua). Cinco minutos
después del último ensayo del entrenamiento todos los animales reciben un ensayo de
testeo con el estimulo A (barra). Se grafica la probabilidad de respuesta evocada por el
estímulo A.
% respuesta condicionada
70
60
50
40
30
20
10
0
1
2
3
ensayos
4
A
Figura 2
70
60
50
40
30
20
10
0
1
2
3
ensayos
4
Figura 3
80
% respuesta condicionada
80
% respuesta condicionada
a) ¿Cuáles serían las posibles interpretaciones del
resultado de la figura 1 y por qué?
b) ¿Qué agregarías o cambiarías en el experimento para
llegar a un resultado más concluyente?
Experimento 2: Después de las críticas el investigador
se replantea el mismo experimento pero agrega un
ensayo de testeo con un estímulo B además del ensayo
con el estimulo A. Sus colegas le indican que puede
esperar al menos dos resultados posibles (Figura 2 y 3).
Figura 1
80
A
B
70
60
50
40
30
20
10
0
1
2
3
ensayos
4
A
B
c)Mencione al menos 2 interpretaciones posibles para cada figura (2 y 3). Justifique su
respuesta.
d) Proponga para cada experimento una modificación que permita distinguir entra las
dos interpretaciones de cada figura.
Guía de preguntas Seminario 4. Comp guiados por visión
1. En un estudio tendiente a caracterizar las propiedades de respuesta de neuronas
visuales sensibles al movimiento presentes en los lóbulos ópticos de una libélula, se
utilizaron registros intracelulares y diversos estímulos visuales para clasificar distintos
subtipos celulares.
Al registrar una neurona lo primero que se hizo fue encontrar el campo receptivo de la
misma.
a) explique brevemente qué es el campo receptivo de una neurona visual y cómo se
obtiene.
Se procedió luego a estimular cada neurona dentro de su campo receptivo con objetos
de distinto tamaño angular, posición, orientación y sentido de movimiento. Abajo se
muestran dos ejemplos de registros obtenidos utilizando objetos de tamaño creciente y
movidos en dos sentidos distintos:
Neurona 2
Neurona 1
b) ¿Qué propiedades de respuesta evidencia la neurona 1? ¿Son iguales o distintas a las
de la neurona 2? ¿Por qué? ¿En qué comportamiento podrían estar involucradas estas
neuronas?
Luego de registrar muchas neuronas, se las separó en 3 clases y se construyeron los
siguientes gráficos polares utilizando las respuestas poblacionales (número de
potenciales de acción) ante estímulos movidos en los distintos ejes (ver ejemplos):
Clase 1
Clase 2
Clase 3
c) ¿Puede ubicar a las neuronas 1 y 2 dentro de estas clases? Si no tiene información
suficiente, explique cómo la obtendría?
2. Usted lee en una revista científica que los predadores naturales de las larvas del pez
cebra (Danio rerio) son peces adultos de distintas especies. Considerando la buena
impresión que le causó el trabajo del grupo de investigación de Semmelhack et al. 2014:
”A dedicated visual pathway for prey detection in larval zebrafish”, decide escribirle a
los autores para realizar una pasantía en su laboratorio y estudiar si existe un subtipo de
neurona ganglionar que esté relacionado con este comportamiento evasivo.
a) Describa detalladamente al menos tres experimentos que propondría como parte
de su proyecto. Recuerde que el laboratorio dispone de líneas transgénicas de
pez cebra, equipamiento para evaluar comportamiento, evaluar imágenes de
calcio y microscopio de dos fotones.
b) Grafique los resultados esperados para los experimentos planteados.
Guía de preguntas Seminario 5. Comp guiados por olfación
1. Una habilidad fundamental del sistema olfatorio es discriminar distintas
concentraciones del mismo olor que puedan tener significados opuestos y desencadenar
respuestas como atracción y aversión. a) Desarrollar brevemente cómo el sistema
olfatorio y los animales resuelven esta situación. b) Describir experimentos
comportamentales, fisiológicos y genéticos que hayan permitido comprender las bases
sensoriales de estos comportamientos. c) Desarrollar si el mismo mecanismo celular
podría utilizarse para respuesta a olores con un significado aprendido. Por qué sí o por
qué no?
2. a. Explicar cómo se realizan las curvas de sintonía del gráfico.
b. ¿Cuál es el significado de las curvas de sintonía como las que describe el gráfico
y qué tipo de curva esperaría en caso de un receptor de tipo generalista?
c. Describa el comportamiento de estos animales si hacemos las siguientes
intervenciones experimentales y los colocamos en laberintos en T con opción a:
I. Geosmina vs. Nada
II. Vinagre vs. Nada
III. Vinagre vs. Geosmina
IV: Vinagre + Geosmina vs. Nada
IV: Nada vs. Nada (¿para qué hacer este?)
a. Animales wild type
b. Animales knockout para el receptor de geosmina
c. Animales knockout para todos los receptores, excepto que ahora expresan el
receptor de vinagre en neuronas sensoriales que normalmente expresan el
receptor de geosmina.
d. Animales knockout para todos los receptores, excepto que ahora expresan el
receptor de geosmina en neuronas sensoriales que normalmente expresan el
receptor de vinagre.
Explique brevemente el por qué de cada resultado!
3. ¿Qué patrones de activación a nivel de la codificación de los olores X e Y esperaría
en el lóbulo antenal, si en el comportamiento X e Y son discriminados o generalizados?
Explicar por qué espera esos resultados.
Guía preguntas Seminario 6. Comp guiado por Audición
1) Intrépidos investigadores se internan en lo profundo de la selva china para
caracterizar la sensibilidad auditiva de ranas de la región. Luego de capturar individuos
de dos especies cercanamente emparentadas, Amolops tormotus y Amolops otrotus, las
llevan al laboratorio para caracterizar sus capacidades auditivas. Para ello realizan
registros de potenciales auditivos evocados (AEP) para individuos de las dos especies
utilizando como estímulo tonos puros de 1, 15, 25 y 30 kHz.
a) En base a los datos disponibles en el gráfico, ¿cómo varía la respuesta de AEP de
estas ranas en relación a la frecuencia?
b) ¿Cómo construiría un audiograma a partir de datos obtenidos con la técnica de AEP?
c) En base a los datos disponibles en el gráfico, ¿dónde esperaría los umbrales mínimos
en el audiograma?
d) ¿Qué rol adaptativo podría tener la sensibilidad en el rango del ultrasonido?
Luego de evaluar las respuestas auditivas en condiciones normales (oído intacto) los
investigadores deciden repetir las mediciones pero ahora con el oído de las ranas
ocluido con plastilina.
e) Compare las respuestas de ambas especies antes y después de ocluir los oídos. ¿A
qué puede atribuir las diferencias entre especies en la condición de oídos ocluidos?
2) En un trabajo (Heffner et al, 2001) se estudiaron las capacidades auditivas de 4
especies distintas de roedores: ardilla (Chipmunk, C), marmota (Groundhog, G), ratón
orejudo (Leaf-eared mouse, L) y ratón espinoso (Spiny mouse, S). Se obtuvieron los
siguientes audiogramas:
Umbral (en dB re 20 µN/m2)
Frecuencia (Hz)
a) ¿Cual es la especie que muestra mayor sensibilidad? ¿En qué frecuencia lo hace?
¿Cuál es la especie que muestra mayor rango de audición?
b) Especule posibles causas que puedan relacionarse con la distribución diferencial
entre los audiogramas de C-G y de L-S. ¿Cómo lo probaría?
c) se planea estudiar con técnicas electrofisiológicas la región cortical auditiva del ratón
orejudo (L) y de la marmota (G).
i) ¿Qué tipo de registros puede utilizar? Describa el rango de sonidos que utilizaría (en
frecuencia e intensidad) para buscar actividad neuronal en cada especie.
ii) Espera encontrar diferencias en cuanto al tamaño del campo receptivo de las
neuronas del cortex auditivo entre las dos especies?