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The determining role that tool development plays in neuroscientific progress poses special challenges to the Kuhnian-rooted philosophy of scientific change. Some philosophers of neuroscience argue that revolutions in neuroscience do not involve paradigm shifts, but instead depend exclusively on technical or experimental innovation. By studying the historical episode of the discovery of the neuron (1873-1909), I argue that revolutions in neuroscience, like many other laboratory revolutions, are frequently driven by the intertwining of technical innovations and conceptual change., El papel determinante que desempeña la innovación técnica en el progreso neurocientífico plantea desafíos especiales a la filosofía del cambio científico de raigambre kuhniana. Algunos filósofos de la neurociencia sostienen que las revoluciones en neurociencia no involucran cambios de paradigma, sino que dependen exclusivamente de la innovación técnica o experimental. Mediante el estudio del episodio histórico del descubrimiento de la neurona (1873-1909), argumento que las revoluciones en neurociencia, como muchas otras revoluciones de laboratorio, están frecuentemente impulsadas por el entrelazamiento de innovaciones técnicas y cambio conceptual.

Las enfermedades neurodegenerativas consisten en un deterioro progresivo del sistema nervioso tanto central como periférico. Este deterioro produce la pérdida de la capacidad cognitiva y/o motora de una forma crónica e incurable. Aunque la detección de estas enfermedades y su diagnóstico es posible, aún no se conoce un tratamiento eficaz para revertir el daño o curar al paciente; tan solo existen tratamientos que enlentecen la evolución de estas. Por otro lado, algunos de estos trastornos presentan una prevalencia bastante elevada, como la enfermedad de Alzheimer, que además se sitúa entre las 10 primeras causas de muerte según la Organización Mundial de la Salud, ocupando el tercer lugar en Europa. A raíz de esta problemática, surgen investigaciones sobre nuevas terapias y fármacos para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas, así como el empleo de nuevas estrategias para el diagnóstico temprano y la prevención de estas patologías. En las últimas décadas, la melatonina, hormona secretada por la glándula pineal, ha ganado peso en el ámbito de la salud cerebral. La cuestión más importante es si las propiedades y los beneficios de la melatonina son suficientes como para prevenir y/o curar las enfermedades neurodegenerativas. Según los últimos estudios, un déficit de esta hormona podría estar relacionado con el origen de estas patologías, por ello, se podría utilizar como un biomarcador temprano. La terapia con melatonina está siendo muy prometedora en la prevención de estas enfermedades e incluso está mostrando que podría tener la capacidad de prolongar la vida de los pacientes en alguna de ellas.

[ES] El objetivo principal de este trabajo de Fin de Master ha consistido en el estudio teórico del efecto de la expresión de un canal de sodio bacteriano (NaChBac) sobre la excitabilidad de diferentes tipos de neuronas que presentan oscilaciones gamma. Para ello, se ha desarrollado un modelo matemático y un software computacional que ha permitido simular ocho tipos diferentes de neuronas que presentan dichas oscilaciones. La morfología de las neuronas simuladas consiste en varias secciones que incluyen dendritas apicales, soma, axón y dos (en algunos casos) y seis (en otras) bifurcaciones finales que corresponden al árbol de terminaciones neuronales. Para cada una de ellas se llevaron a cabo simulaciones de dos tipos: control (sin expresión del canal NaChBac) y con canal NaChBac expresado. En una de las neuronas simuladas se ha utilizado electroestimulación que consistió en inyección directa de corriente intracelular, mientras que en aquellas que presentan auto-oscilaciones se ha dejado que sean ellas las que desarrollen actividad espontanea sin estimularlas mediante impulsos externos de corriente. Para llevar a cabo las simulaciones con los canales NaChBac expresados distinguiendo entre neuronas con y sin actividad espontanea, se realizó un análisis de la influencia de la conductancia máxima de los canales NaChBac a fin de escoger aquellas cuyo comportamiento resulta más similar a las neuronas reales. Tras observar el comportamiento de todas las neuronas simuladas, se escogió la neurona 4 (célula piramidal de bursting intrínseco) para llevar a cabo la estimulación eléctrica externa y llevar a cabo un análisis de la curva amplitud-duración el estímulo y se comparó la curva amplitud-duración de dicha neurona con y sin expresión del canal NaChBac. Tras simular y analizar el comportamiento de los ocho tipos de neurona con un árbol de dos ramificaciones de terminales sinápticos, se llevo a cabo un modelo matemático más complejo con seis bifurcaciones. Se repitieron las, [CA] L’objectiu principal d’este treball de Fi de M`aster ha consistit en l’estudi te`oric de l’efecte de l’expressi´o d’un canal de sodi bacteri`a (NaChBac) sobre l’excitabilitat de diferents tipus de neurones que presenten oscil·lacions gamma. Per a aix`o, s’ha desenrotllat un model matem`atic i un programari computacional que ha perm´es simular huit tipus diferents de neurones que presenten les dites oscil·lacions. La morfologia de les neurones simulades consistix en diverses seccions que inclouen dendrites apicals, soma, `axon i dos (en alguns casos) i sis (en altres) bifurcacions finals que corresponen a l’arbre de terminacions neuronals. Per a cada una d’elles es van dur a terme simulacions de dos tipus: control (sense expressi´o del canal NaChBac) i amb canal NaChBac expressat. En una de les neurones simulades s’ha utilitzat electroestimulaci´o que va consistir en injecci´o directa de corrent intracel·lular, mentres que en aquelles que presenten autooscil·lacions s’ha deixat que siguen elles les que exercisquen activitat espont`ania sense estimular-les per mitj`a d’impulsos externs de corrent. Per a dur a terme les simulacions amb els canals NaChBac expressats distingint entre neurones amb i sense activitat espont`ania, es va realitzar una an`alisi de la influ`encia de la conduct`ancia m`axima dels canals NaChBac a fi de triar aquelles el comportament de les quals resulta m´es semblant a les neurones reals. Despr´es d’observar el comportament de totes les neurones simulades, es va triar la neurona 4 (c`el·lula piramidal de bursting intr´ınsec) per a dur a terme l’estimulaci´o el`ectrica externa i dur a terme una an`alisi de la corba amplitud-duraci´o l’est´ımul i es va comparar la corba amplitud-duraci´o de la dita neurona amb i sense expressi´o del canal NaChBac. Despr´es de simular i analitzar el comportament dels huit tipus de neurona amb un arbre de dos ramificacions de terminals sin`aptics, es duc a terme un model matem`atic m´es complex amb sis bifurcac, [EN] The main objective of this Master’s thesis has been the theoretical study of the effect of the expression of a bacterial sodium channel (NaChBac) on the excitability of different types of neurons that present gamma oscillations. To this end, a mathematical model and computational software have been developed to simulate eight different types of neurons that exhibit gamma oscillations. The morphology of the simulated neurons consists of several sections including apical dendrites, soma, axon and two (in some cases) and six (in others) end bifurcations corresponding to the neuronal termination tree. For each of them, two types of simulations were carried out: control (without NaChBac channel expression) and with expressed NaChBac channel. In one of the simulated neurons, electrostimulation was used, consisting of direct injection of intracellular current, while in those with self-oscillations, the neurons were left to develop spontaneous activity without being stimulated by external current pulses. To develop the simulations with the expressed NaChBac channels distinguishing between neurons with and without spontaneous activity, an analysis of the influence of the maximum conductance of the NaChBac channels was developed in order to choose those whose behaviour is most similar to real neurons. After observing the behaviour of all the simulated neurons, neuron 4 (intrinsic bursting pyramidal cell) was chosen for external electrical stimulation and amplitude-duration curve analysis, and the amplitude-duration curve of this neuron was compared with and without NaChBac channel expression. After simulating and analysing the behaviour of the eight neuron types with a two-branching tree of synaptic terminals, a more complex mathematical model with six bifurcations was carried out. Simulations and analyses were repeated on these new morphologically more complex neurons, in particular neuron 2 (fast rhythmic bursting surface pyramidal cell) and neuron 4, as these were the

[ES] Durante el avance en el entorno científico, el uso de anticuerpos ha sido de gran utilidad para la cuantificación y localización de proteínas en las muestras biológicas. De este modo, es prioritario refinar las técnicas para hacerlas más eficaces, rápidas, y acorde con los nuevos entendimientos bioéticos. En la actualidad, la mayor parte de los anticuerpos que se utilizan en el ámbito científico proceden de origen animal, hecho que desencaja con el principio de las Tres Erres (reemplazar, reducir y refinar). El amplio abanico de oportunidades que nos ofrece el uso de anticuerpos recombinantes no solo supone un progreso desde el punto de vista ético, sino que plantea un gran número de ventajas: una mayor velocidad y uniformidad de la producción; el abaratamiento de los procesos en ausencia de animales; y la posibilidad de cambiar la especie, isotipo y subtipo del anticuerpo, pudiendo afinar su especificidad según nos complazca. El objetivo de este trabajo consiste en la caracterización y validación de cinco anticuerpos monoclonales recombinantes que actúan como marcadores neuronales y sinápticos. Para ello, se transfectaron los plásmidos codificantes para estos cinco anticuerpos monoclonales recombinantes en la línea celular HEK 293T. La eficacia de nuestros anticuerpos se testó para asegurar su multidisciplinariedad en procesos de Western Blot, en cultivos neuronales y en muestras histológicas cerebrales. En conclusión, los anticuerpos recombinantes producidos servirán para reconocer marcadores neuronales y sinápticos de forma específica. No obstante, no es su única frontera, pues establecer esta tecnología tiene un impacto en la producción de anticuerpos monoclonales de relevancia médica, así como en el tratamiento de enfermedades infecciosas como el Sars-Covid19, o en terapia inmunológica u oncológica., [EN] During the progression of the scientific environment, the use of antibodies has been very useful for the quantification and localization of proteins in biological samples. Thus, it is a priority to refine the techniques to make them more effective, faster, and in accordance with the new bioethical frames. At present, most of the antibodies used in the scientific field are from animal origin, disagreeing with the Three Rs principle (replace, reduce and refine). The use of recombinant antibodies, besides being a more ethical choice, also represent a great number of advantages: greater speed and uniformity of production; cheaper processes in the absence of animals; and the possibility of changing the species, isotype and subtype of the antibody, being able to fine-tune its specificity as we please. The objective of this project consists in the characterization and validation of five recombinant monoclonal antibodies that act as neuronal and synaptic markers. For this, the plasmids whose sequence codes for these five recombinant monoclonal antibodies were transfected into the HEK 293T cell line. The efficacy of our antibodies was tested to ensure their multidisciplinarity in western blot processes, in neuronal cultures, and in cerebral histological samples. In conclusion, the recombinant antibodies produced will serve to recognize neuronal and synaptic markers specifically. However, its frontiers are wider, since establishing this technology means an impact on the production of monoclonal antibodies of medical relevance, such as the treatment of infectious diseases like Sars-Covid19, or in immunological and oncological therapies.

[ES] Las especies reactivas de oxígeno (ROS, por sus siglas en inglés reactive oxygen species) son el principal agente causante de estrés oxidativo en las células. Aunque están implicados en algunas vías de señalización principalmente relacionadas con la apoptosis, un pequeño incremento en su concentración puede causar graves daños celulares. Por tanto, las células cuentan con varios mecanismos para mantener su concentración estable dentro de un rango. La principal fuente celular de ROS son las mitocondrias, que se generan fundamentalmente en la cadena de transporte electrónico. Por ello, es importante para la supervivencia celular que existan mecanismos antioxidantes en las mitocondrias, siendo uno de ellos el sistema tiorredoxina 2 (TXN2). Una proteína fundamental en este sistema es la peroxirredoxina 3 (PRDX3), encargada de eliminar las ROS por medio de una reacción de óxido-reducción, en la que esta proteína termina oxidada. Una alteración en esta proteína podría producir la acumulación de especies reactivas de oxígeno, incrementándose así el estrés oxidativo y produciendo daños celulares. Se detectó en un paciente con atrofia cerebelar una mutación en homocigosis en la proteína PRDX3 (p.D163E). Esta mutación produce una pérdida de función, y un artículo reciente ha asociado mutaciones en PRDX3 con varios casos de atrofia cerebelar. El objetivo de este trabajo es elucidar el fenotipo que causa esta nueva mutación en cultivo primario de neuronas corticales. Para ello, se transfectaron las neuronas con un plásmido que codifica un constructo bicistrónico (GFP-IRES-PRDX3). Se utilizaron plásmidos codificantes para este constructo con la proteína PRDX3 wild type o la proteína PRDX3 con la mutación p.D163E. Al ser bicistrónico, se asume que la expresión de la proteína de control (GFP) y de la proteína de interés (PRDX3) debe ser similar. Mediante inmunofluorescencia y análisis de imagen se midió y comparó la señal obtenida en el caso de la proteína wild type y la prot, [EN] Reactive oxygen species (ROS) are a major agent producing oxidative stress in cells. Although they are involved in some signaling pathways, mainly apoptotic, a small increase in their concentration can be fatal for cells. Thus, cells have several mechanisms to keep their concentration controlled within a range. The main source of ROS are mitochondrial pathways, especially the electron transport chain. Therefore, it is crucial for cell survival to have antioxidant mechanisms in mitochondria, being one of them the thioredoxin 2 (TRX2) system. A key protein in this mechanism is peroxiredoxin 3 (PRDX3), which is in charge of controlling ROS concentration by reacting with them, getting itself oxidized as a result. A malfunction of this protein may produce ROS accumulation, therefore increasing oxidative stress and leading to cell damage. A novel homozygous mutation in PRDX3 (p.D163E) was detected in a patient with cerebellar atrophy. This mutation produces a loss of function, and a recent article has associated several PRDX3 mutations with some cases of cerebellar. The objective of this work is to study the phenotype of primary cortical neurons expressing the mutated protein. To do so, cortical neurons were transfected with a plasmid that produces a bicistronic construct (GFP-IRES-PRDX3). Plasmids coding for the wild type protein and plasmids coding for the protein with the p.D163E mutation were used. Due to the bicistronic construction, it is assumed that the expression rates of both the reporter protein (GFP) and the protein of interest (PRDX3) should be equivalent. By means of immunofluorescence and image analysis, the signal given by the wild type protein and the mutant protein was compared, with the aim to determine if there are significant differences. MitoTracker was used to stain mitochondria to study possible changes in this organelle produced by this novel mutation, and a degeneration analysis was performed as well to detect neuronal death processes.

[ES] El objetivo principal de este trabajo de Fin de Master ha consistido en el estudio teórico del efecto de la expresión de un canal de sodio bacteriano (NaChBac) sobre la excitabilidad de diferentes tipos de neuronas que presentan oscilaciones gamma. Para ello, se ha desarrollado un modelo matemático y un software computacional que ha permitido simular ocho tipos diferentes de neuronas que presentan dichas oscilaciones. La morfología de las neuronas simuladas consiste en varias secciones que incluyen dendritas apicales, soma, axón y dos (en algunos casos) y seis (en otras) bifurcaciones finales que corresponden al árbol de terminaciones neuronales. Para cada una de ellas se llevaron a cabo simulaciones de dos tipos: control (sin expresión del canal NaChBac) y con canal NaChBac expresado. En una de las neuronas simuladas se ha utilizado electroestimulación que consistió en inyección directa de corriente intracelular, mientras que en aquellas que presentan auto-oscilaciones se ha dejado que sean ellas las que desarrollen actividad espontanea sin estimularlas mediante impulsos externos de corriente. Para llevar a cabo las simulaciones con los canales NaChBac expresados distinguiendo entre neuronas con y sin actividad espontanea, se realizó un análisis de la influencia de la conductancia máxima de los canales NaChBac a fin de escoger aquellas cuyo comportamiento resulta más similar a las neuronas reales. Tras observar el comportamiento de todas las neuronas simuladas, se escogió la neurona 4 (célula piramidal de bursting intrínseco) para llevar a cabo la estimulación eléctrica externa y llevar a cabo un análisis de la curva amplitud-duración el estímulo y se comparó la curva amplitud-duración de dicha neurona con y sin expresión del canal NaChBac. Tras simular y analizar el comportamiento de los ocho tipos de neurona con un árbol de dos ramificaciones de terminales sinápticos, se llevo a cabo un modelo matemático más complejo con seis bifurcaciones. Se repitieron las, [CA] L’objectiu principal d’este treball de Fi de M`aster ha consistit en l’estudi te`oric de l’efecte de l’expressi´o d’un canal de sodi bacteri`a (NaChBac) sobre l’excitabilitat de diferents tipus de neurones que presenten oscil·lacions gamma. Per a aix`o, s’ha desenrotllat un model matem`atic i un programari computacional que ha perm´es simular huit tipus diferents de neurones que presenten les dites oscil·lacions. La morfologia de les neurones simulades consistix en diverses seccions que inclouen dendrites apicals, soma, `axon i dos (en alguns casos) i sis (en altres) bifurcacions finals que corresponen a l’arbre de terminacions neuronals. Per a cada una d’elles es van dur a terme simulacions de dos tipus: control (sense expressi´o del canal NaChBac) i amb canal NaChBac expressat. En una de les neurones simulades s’ha utilitzat electroestimulaci´o que va consistir en injecci´o directa de corrent intracel·lular, mentres que en aquelles que presenten autooscil·lacions s’ha deixat que siguen elles les que exercisquen activitat espont`ania sense estimular-les per mitj`a d’impulsos externs de corrent. Per a dur a terme les simulacions amb els canals NaChBac expressats distingint entre neurones amb i sense activitat espont`ania, es va realitzar una an`alisi de la influ`encia de la conduct`ancia m`axima dels canals NaChBac a fi de triar aquelles el comportament de les quals resulta m´es semblant a les neurones reals. Despr´es d’observar el comportament de totes les neurones simulades, es va triar la neurona 4 (c`el·lula piramidal de bursting intr´ınsec) per a dur a terme l’estimulaci´o el`ectrica externa i dur a terme una an`alisi de la corba amplitud-duraci´o l’est´ımul i es va comparar la corba amplitud-duraci´o de la dita neurona amb i sense expressi´o del canal NaChBac. Despr´es de simular i analitzar el comportament dels huit tipus de neurona amb un arbre de dos ramificacions de terminals sin`aptics, es duc a terme un model matem`atic m´es complex amb sis bifurcac, [EN] The main objective of this Master’s thesis has been the theoretical study of the effect of the expression of a bacterial sodium channel (NaChBac) on the excitability of different types of neurons that present gamma oscillations. To this end, a mathematical model and computational software have been developed to simulate eight different types of neurons that exhibit gamma oscillations. The morphology of the simulated neurons consists of several sections including apical dendrites, soma, axon and two (in some cases) and six (in others) end bifurcations corresponding to the neuronal termination tree. For each of them, two types of simulations were carried out: control (without NaChBac channel expression) and with expressed NaChBac channel. In one of the simulated neurons, electrostimulation was used, consisting of direct injection of intracellular current, while in those with self-oscillations, the neurons were left to develop spontaneous activity without being stimulated by external current pulses. To develop the simulations with the expressed NaChBac channels distinguishing between neurons with and without spontaneous activity, an analysis of the influence of the maximum conductance of the NaChBac channels was developed in order to choose those whose behaviour is most similar to real neurons. After observing the behaviour of all the simulated neurons, neuron 4 (intrinsic bursting pyramidal cell) was chosen for external electrical stimulation and amplitude-duration curve analysis, and the amplitude-duration curve of this neuron was compared with and without NaChBac channel expression. After simulating and analysing the behaviour of the eight neuron types with a two-branching tree of synaptic terminals, a more complex mathematical model with six bifurcations was carried out. Simulations and analyses were repeated on these new morphologically more complex neurons, in particular neuron 2 (fast rhythmic bursting surface pyramidal cell) and neuron 4, as these were the

[ES] Durante el avance en el entorno científico, el uso de anticuerpos ha sido de gran utilidad para la cuantificación y localización de proteínas en las muestras biológicas. De este modo, es prioritario refinar las técnicas para hacerlas más eficaces, rápidas, y acorde con los nuevos entendimientos bioéticos. En la actualidad, la mayor parte de los anticuerpos que se utilizan en el ámbito científico proceden de origen animal, hecho que desencaja con el principio de las Tres Erres (reemplazar, reducir y refinar). El amplio abanico de oportunidades que nos ofrece el uso de anticuerpos recombinantes no solo supone un progreso desde el punto de vista ético, sino que plantea un gran número de ventajas: una mayor velocidad y uniformidad de la producción; el abaratamiento de los procesos en ausencia de animales; y la posibilidad de cambiar la especie, isotipo y subtipo del anticuerpo, pudiendo afinar su especificidad según nos complazca. El objetivo de este trabajo consiste en la caracterización y validación de cinco anticuerpos monoclonales recombinantes que actúan como marcadores neuronales y sinápticos. Para ello, se transfectaron los plásmidos codificantes para estos cinco anticuerpos monoclonales recombinantes en la línea celular HEK 293T. La eficacia de nuestros anticuerpos se testó para asegurar su multidisciplinariedad en procesos de Western Blot, en cultivos neuronales y en muestras histológicas cerebrales. En conclusión, los anticuerpos recombinantes producidos servirán para reconocer marcadores neuronales y sinápticos de forma específica. No obstante, no es su única frontera, pues establecer esta tecnología tiene un impacto en la producción de anticuerpos monoclonales de relevancia médica, así como en el tratamiento de enfermedades infecciosas como el Sars-Covid19, o en terapia inmunológica u oncológica., [EN] During the progression of the scientific environment, the use of antibodies has been very useful for the quantification and localization of proteins in biological samples. Thus, it is a priority to refine the techniques to make them more effective, faster, and in accordance with the new bioethical frames. At present, most of the antibodies used in the scientific field are from animal origin, disagreeing with the Three Rs principle (replace, reduce and refine). The use of recombinant antibodies, besides being a more ethical choice, also represent a great number of advantages: greater speed and uniformity of production; cheaper processes in the absence of animals; and the possibility of changing the species, isotype and subtype of the antibody, being able to fine-tune its specificity as we please. The objective of this project consists in the characterization and validation of five recombinant monoclonal antibodies that act as neuronal and synaptic markers. For this, the plasmids whose sequence codes for these five recombinant monoclonal antibodies were transfected into the HEK 293T cell line. The efficacy of our antibodies was tested to ensure their multidisciplinarity in western blot processes, in neuronal cultures, and in cerebral histological samples. In conclusion, the recombinant antibodies produced will serve to recognize neuronal and synaptic markers specifically. However, its frontiers are wider, since establishing this technology means an impact on the production of monoclonal antibodies of medical relevance, such as the treatment of infectious diseases like Sars-Covid19, or in immunological and oncological therapies.

[ES] Las especies reactivas de oxígeno (ROS, por sus siglas en inglés reactive oxygen species) son el principal agente causante de estrés oxidativo en las células. Aunque están implicados en algunas vías de señalización principalmente relacionadas con la apoptosis, un pequeño incremento en su concentración puede causar graves daños celulares. Por tanto, las células cuentan con varios mecanismos para mantener su concentración estable dentro de un rango. La principal fuente celular de ROS son las mitocondrias, que se generan fundamentalmente en la cadena de transporte electrónico. Por ello, es importante para la supervivencia celular que existan mecanismos antioxidantes en las mitocondrias, siendo uno de ellos el sistema tiorredoxina 2 (TXN2). Una proteína fundamental en este sistema es la peroxirredoxina 3 (PRDX3), encargada de eliminar las ROS por medio de una reacción de óxido-reducción, en la que esta proteína termina oxidada. Una alteración en esta proteína podría producir la acumulación de especies reactivas de oxígeno, incrementándose así el estrés oxidativo y produciendo daños celulares. Se detectó en un paciente con atrofia cerebelar una mutación en homocigosis en la proteína PRDX3 (p.D163E). Esta mutación produce una pérdida de función, y un artículo reciente ha asociado mutaciones en PRDX3 con varios casos de atrofia cerebelar. El objetivo de este trabajo es elucidar el fenotipo que causa esta nueva mutación en cultivo primario de neuronas corticales. Para ello, se transfectaron las neuronas con un plásmido que codifica un constructo bicistrónico (GFP-IRES-PRDX3). Se utilizaron plásmidos codificantes para este constructo con la proteína PRDX3 wild type o la proteína PRDX3 con la mutación p.D163E. Al ser bicistrónico, se asume que la expresión de la proteína de control (GFP) y de la proteína de interés (PRDX3) debe ser similar. Mediante inmunofluorescencia y análisis de imagen se midió y comparó la señal obtenida en el caso de la proteína wild type y la prot, [EN] Reactive oxygen species (ROS) are a major agent producing oxidative stress in cells. Although they are involved in some signaling pathways, mainly apoptotic, a small increase in their concentration can be fatal for cells. Thus, cells have several mechanisms to keep their concentration controlled within a range. The main source of ROS are mitochondrial pathways, especially the electron transport chain. Therefore, it is crucial for cell survival to have antioxidant mechanisms in mitochondria, being one of them the thioredoxin 2 (TRX2) system. A key protein in this mechanism is peroxiredoxin 3 (PRDX3), which is in charge of controlling ROS concentration by reacting with them, getting itself oxidized as a result. A malfunction of this protein may produce ROS accumulation, therefore increasing oxidative stress and leading to cell damage. A novel homozygous mutation in PRDX3 (p.D163E) was detected in a patient with cerebellar atrophy. This mutation produces a loss of function, and a recent article has associated several PRDX3 mutations with some cases of cerebellar. The objective of this work is to study the phenotype of primary cortical neurons expressing the mutated protein. To do so, cortical neurons were transfected with a plasmid that produces a bicistronic construct (GFP-IRES-PRDX3). Plasmids coding for the wild type protein and plasmids coding for the protein with the p.D163E mutation were used. Due to the bicistronic construction, it is assumed that the expression rates of both the reporter protein (GFP) and the protein of interest (PRDX3) should be equivalent. By means of immunofluorescence and image analysis, the signal given by the wild type protein and the mutant protein was compared, with the aim to determine if there are significant differences. MitoTracker was used to stain mitochondria to study possible changes in this organelle produced by this novel mutation, and a degeneration analysis was performed as well to detect neuronal death processes.

[ES] Durante el avance en el entorno científico, el uso de anticuerpos ha sido de gran utilidad para la cuantificación y localización de proteínas en las muestras biológicas. De este modo, es prioritario refinar las técnicas para hacerlas más eficaces, rápidas, y acorde con los nuevos entendimientos bioéticos. En la actualidad, la mayor parte de los anticuerpos que se utilizan en el ámbito científico proceden de origen animal, hecho que desencaja con el principio de las Tres Erres (reemplazar, reducir y refinar). El amplio abanico de oportunidades que nos ofrece el uso de anticuerpos recombinantes no solo supone un progreso desde el punto de vista ético, sino que plantea un gran número de ventajas: una mayor velocidad y uniformidad de la producción; el abaratamiento de los procesos en ausencia de animales; y la posibilidad de cambiar la especie, isotipo y subtipo del anticuerpo, pudiendo afinar su especificidad según nos complazca. El objetivo de este trabajo consiste en la caracterización y validación de cinco anticuerpos monoclonales recombinantes que actúan como marcadores neuronales y sinápticos. Para ello, se transfectaron los plásmidos codificantes para estos cinco anticuerpos monoclonales recombinantes en la línea celular HEK 293T. La eficacia de nuestros anticuerpos se testó para asegurar su multidisciplinariedad en procesos de Western Blot, en cultivos neuronales y en muestras histológicas cerebrales. En conclusión, los anticuerpos recombinantes producidos servirán para reconocer marcadores neuronales y sinápticos de forma específica. No obstante, no es su única frontera, pues establecer esta tecnología tiene un impacto en la producción de anticuerpos monoclonales de relevancia médica, así como en el tratamiento de enfermedades infecciosas como el Sars-Covid19, o en terapia inmunológica u oncológica., [EN] During the progression of the scientific environment, the use of antibodies has been very useful for the quantification and localization of proteins in biological samples. Thus, it is a priority to refine the techniques to make them more effective, faster, and in accordance with the new bioethical frames. At present, most of the antibodies used in the scientific field are from animal origin, disagreeing with the Three Rs principle (replace, reduce and refine). The use of recombinant antibodies, besides being a more ethical choice, also represent a great number of advantages: greater speed and uniformity of production; cheaper processes in the absence of animals; and the possibility of changing the species, isotype and subtype of the antibody, being able to fine-tune its specificity as we please. The objective of this project consists in the characterization and validation of five recombinant monoclonal antibodies that act as neuronal and synaptic markers. For this, the plasmids whose sequence codes for these five recombinant monoclonal antibodies were transfected into the HEK 293T cell line. The efficacy of our antibodies was tested to ensure their multidisciplinarity in western blot processes, in neuronal cultures, and in cerebral histological samples. In conclusion, the recombinant antibodies produced will serve to recognize neuronal and synaptic markers specifically. However, its frontiers are wider, since establishing this technology means an impact on the production of monoclonal antibodies of medical relevance, such as the treatment of infectious diseases like Sars-Covid19, or in immunological and oncological therapies.

[ES] Las especies reactivas de oxígeno (ROS, por sus siglas en inglés reactive oxygen species) son el principal agente causante de estrés oxidativo en las células. Aunque están implicados en algunas vías de señalización principalmente relacionadas con la apoptosis, un pequeño incremento en su concentración puede causar graves daños celulares. Por tanto, las células cuentan con varios mecanismos para mantener su concentración estable dentro de un rango. La principal fuente celular de ROS son las mitocondrias, que se generan fundamentalmente en la cadena de transporte electrónico. Por ello, es importante para la supervivencia celular que existan mecanismos antioxidantes en las mitocondrias, siendo uno de ellos el sistema tiorredoxina 2 (TXN2). Una proteína fundamental en este sistema es la peroxirredoxina 3 (PRDX3), encargada de eliminar las ROS por medio de una reacción de óxido-reducción, en la que esta proteína termina oxidada. Una alteración en esta proteína podría producir la acumulación de especies reactivas de oxígeno, incrementándose así el estrés oxidativo y produciendo daños celulares. Se detectó en un paciente con atrofia cerebelar una mutación en homocigosis en la proteína PRDX3 (p.D163E). Esta mutación produce una pérdida de función, y un artículo reciente ha asociado mutaciones en PRDX3 con varios casos de atrofia cerebelar. El objetivo de este trabajo es elucidar el fenotipo que causa esta nueva mutación en cultivo primario de neuronas corticales. Para ello, se transfectaron las neuronas con un plásmido que codifica un constructo bicistrónico (GFP-IRES-PRDX3). Se utilizaron plásmidos codificantes para este constructo con la proteína PRDX3 wild type o la proteína PRDX3 con la mutación p.D163E. Al ser bicistrónico, se asume que la expresión de la proteína de control (GFP) y de la proteína de interés (PRDX3) debe ser similar. Mediante inmunofluorescencia y análisis de imagen se midió y comparó la señal obtenida en el caso de la proteína wild type y la prot, [EN] Reactive oxygen species (ROS) are a major agent producing oxidative stress in cells. Although they are involved in some signaling pathways, mainly apoptotic, a small increase in their concentration can be fatal for cells. Thus, cells have several mechanisms to keep their concentration controlled within a range. The main source of ROS are mitochondrial pathways, especially the electron transport chain. Therefore, it is crucial for cell survival to have antioxidant mechanisms in mitochondria, being one of them the thioredoxin 2 (TRX2) system. A key protein in this mechanism is peroxiredoxin 3 (PRDX3), which is in charge of controlling ROS concentration by reacting with them, getting itself oxidized as a result. A malfunction of this protein may produce ROS accumulation, therefore increasing oxidative stress and leading to cell damage. A novel homozygous mutation in PRDX3 (p.D163E) was detected in a patient with cerebellar atrophy. This mutation produces a loss of function, and a recent article has associated several PRDX3 mutations with some cases of cerebellar. The objective of this work is to study the phenotype of primary cortical neurons expressing the mutated protein. To do so, cortical neurons were transfected with a plasmid that produces a bicistronic construct (GFP-IRES-PRDX3). Plasmids coding for the wild type protein and plasmids coding for the protein with the p.D163E mutation were used. Due to the bicistronic construction, it is assumed that the expression rates of both the reporter protein (GFP) and the protein of interest (PRDX3) should be equivalent. By means of immunofluorescence and image analysis, the signal given by the wild type protein and the mutant protein was compared, with the aim to determine if there are significant differences. MitoTracker was used to stain mitochondria to study possible changes in this organelle produced by this novel mutation, and a degeneration analysis was performed as well to detect neuronal death processes.

[ES] El objetivo principal de este trabajo de Fin de Master ha consistido en el estudio teórico del efecto de la expresión de un canal de sodio bacteriano (NaChBac) sobre la excitabilidad de diferentes tipos de neuronas que presentan oscilaciones gamma. Para ello, se ha desarrollado un modelo matemático y un software computacional que ha permitido simular ocho tipos diferentes de neuronas que presentan dichas oscilaciones. La morfología de las neuronas simuladas consiste en varias secciones que incluyen dendritas apicales, soma, axón y dos (en algunos casos) y seis (en otras) bifurcaciones finales que corresponden al árbol de terminaciones neuronales. Para cada una de ellas se llevaron a cabo simulaciones de dos tipos: control (sin expresión del canal NaChBac) y con canal NaChBac expresado. En una de las neuronas simuladas se ha utilizado electroestimulación que consistió en inyección directa de corriente intracelular, mientras que en aquellas que presentan auto-oscilaciones se ha dejado que sean ellas las que desarrollen actividad espontanea sin estimularlas mediante impulsos externos de corriente. Para llevar a cabo las simulaciones con los canales NaChBac expresados distinguiendo entre neuronas con y sin actividad espontanea, se realizó un análisis de la influencia de la conductancia máxima de los canales NaChBac a fin de escoger aquellas cuyo comportamiento resulta más similar a las neuronas reales. Tras observar el comportamiento de todas las neuronas simuladas, se escogió la neurona 4 (célula piramidal de bursting intrínseco) para llevar a cabo la estimulación eléctrica externa y llevar a cabo un análisis de la curva amplitud-duración el estímulo y se comparó la curva amplitud-duración de dicha neurona con y sin expresión del canal NaChBac. Tras simular y analizar el comportamiento de los ocho tipos de neurona con un árbol de dos ramificaciones de terminales sinápticos, se llevo a cabo un modelo matemático más complejo con seis bifurcaciones. Se repitieron las, [CA] L’objectiu principal d’este treball de Fi de M`aster ha consistit en l’estudi te`oric de l’efecte de l’expressi´o d’un canal de sodi bacteri`a (NaChBac) sobre l’excitabilitat de diferents tipus de neurones que presenten oscil·lacions gamma. Per a aix`o, s’ha desenrotllat un model matem`atic i un programari computacional que ha perm´es simular huit tipus diferents de neurones que presenten les dites oscil·lacions. La morfologia de les neurones simulades consistix en diverses seccions que inclouen dendrites apicals, soma, `axon i dos (en alguns casos) i sis (en altres) bifurcacions finals que corresponen a l’arbre de terminacions neuronals. Per a cada una d’elles es van dur a terme simulacions de dos tipus: control (sense expressi´o del canal NaChBac) i amb canal NaChBac expressat. En una de les neurones simulades s’ha utilitzat electroestimulaci´o que va consistir en injecci´o directa de corrent intracel·lular, mentres que en aquelles que presenten autooscil·lacions s’ha deixat que siguen elles les que exercisquen activitat espont`ania sense estimular-les per mitj`a d’impulsos externs de corrent. Per a dur a terme les simulacions amb els canals NaChBac expressats distingint entre neurones amb i sense activitat espont`ania, es va realitzar una an`alisi de la influ`encia de la conduct`ancia m`axima dels canals NaChBac a fi de triar aquelles el comportament de les quals resulta m´es semblant a les neurones reals. Despr´es d’observar el comportament de totes les neurones simulades, es va triar la neurona 4 (c`el·lula piramidal de bursting intr´ınsec) per a dur a terme l’estimulaci´o el`ectrica externa i dur a terme una an`alisi de la corba amplitud-duraci´o l’est´ımul i es va comparar la corba amplitud-duraci´o de la dita neurona amb i sense expressi´o del canal NaChBac. Despr´es de simular i analitzar el comportament dels huit tipus de neurona amb un arbre de dos ramificacions de terminals sin`aptics, es duc a terme un model matem`atic m´es complex amb sis bifurcac, [EN] The main objective of this Master’s thesis has been the theoretical study of the effect of the expression of a bacterial sodium channel (NaChBac) on the excitability of different types of neurons that present gamma oscillations. To this end, a mathematical model and computational software have been developed to simulate eight different types of neurons that exhibit gamma oscillations. The morphology of the simulated neurons consists of several sections including apical dendrites, soma, axon and two (in some cases) and six (in others) end bifurcations corresponding to the neuronal termination tree. For each of them, two types of simulations were carried out: control (without NaChBac channel expression) and with expressed NaChBac channel. In one of the simulated neurons, electrostimulation was used, consisting of direct injection of intracellular current, while in those with self-oscillations, the neurons were left to develop spontaneous activity without being stimulated by external current pulses. To develop the simulations with the expressed NaChBac channels distinguishing between neurons with and without spontaneous activity, an analysis of the influence of the maximum conductance of the NaChBac channels was developed in order to choose those whose behaviour is most similar to real neurons. After observing the behaviour of all the simulated neurons, neuron 4 (intrinsic bursting pyramidal cell) was chosen for external electrical stimulation and amplitude-duration curve analysis, and the amplitude-duration curve of this neuron was compared with and without NaChBac channel expression. After simulating and analysing the behaviour of the eight neuron types with a two-branching tree of synaptic terminals, a more complex mathematical model with six bifurcations was carried out. Simulations and analyses were repeated on these new morphologically more complex neurons, in particular neuron 2 (fast rhythmic bursting surface pyramidal cell) and neuron 4, as these were the

[ES] Durante el avance en el entorno científico, el uso de anticuerpos ha sido de gran utilidad para la cuantificación y localización de proteínas en las muestras biológicas. De este modo, es prioritario refinar las técnicas para hacerlas más eficaces, rápidas, y acorde con los nuevos entendimientos bioéticos. En la actualidad, la mayor parte de los anticuerpos que se utilizan en el ámbito científico proceden de origen animal, hecho que desencaja con el principio de las Tres Erres (reemplazar, reducir y refinar). El amplio abanico de oportunidades que nos ofrece el uso de anticuerpos recombinantes no solo supone un progreso desde el punto de vista ético, sino que plantea un gran número de ventajas: una mayor velocidad y uniformidad de la producción; el abaratamiento de los procesos en ausencia de animales; y la posibilidad de cambiar la especie, isotipo y subtipo del anticuerpo, pudiendo afinar su especificidad según nos complazca. El objetivo de este trabajo consiste en la caracterización y validación de cinco anticuerpos monoclonales recombinantes que actúan como marcadores neuronales y sinápticos. Para ello, se transfectaron los plásmidos codificantes para estos cinco anticuerpos monoclonales recombinantes en la línea celular HEK 293T. La eficacia de nuestros anticuerpos se testó para asegurar su multidisciplinariedad en procesos de Western Blot, en cultivos neuronales y en muestras histológicas cerebrales. En conclusión, los anticuerpos recombinantes producidos servirán para reconocer marcadores neuronales y sinápticos de forma específica. No obstante, no es su única frontera, pues establecer esta tecnología tiene un impacto en la producción de anticuerpos monoclonales de relevancia médica, así como en el tratamiento de enfermedades infecciosas como el Sars-Covid19, o en terapia inmunológica u oncológica., [EN] During the progression of the scientific environment, the use of antibodies has been very useful for the quantification and localization of proteins in biological samples. Thus, it is a priority to refine the techniques to make them more effective, faster, and in accordance with the new bioethical frames. At present, most of the antibodies used in the scientific field are from animal origin, disagreeing with the Three Rs principle (replace, reduce and refine). The use of recombinant antibodies, besides being a more ethical choice, also represent a great number of advantages: greater speed and uniformity of production; cheaper processes in the absence of animals; and the possibility of changing the species, isotype and subtype of the antibody, being able to fine-tune its specificity as we please. The objective of this project consists in the characterization and validation of five recombinant monoclonal antibodies that act as neuronal and synaptic markers. For this, the plasmids whose sequence codes for these five recombinant monoclonal antibodies were transfected into the HEK 293T cell line. The efficacy of our antibodies was tested to ensure their multidisciplinarity in western blot processes, in neuronal cultures, and in cerebral histological samples. In conclusion, the recombinant antibodies produced will serve to recognize neuronal and synaptic markers specifically. However, its frontiers are wider, since establishing this technology means an impact on the production of monoclonal antibodies of medical relevance, such as the treatment of infectious diseases like Sars-Covid19, or in immunological and oncological therapies.

Las enfermedades neurodegenerativas consisten en un deterioro progresivo del sistema nervioso tanto central como periférico. Este deterioro produce la pérdida de la capacidad cognitiva y/o motora de una forma crónica e incurable. Aunque la detección de estas enfermedades y su diagnóstico es posible, aún no se conoce un tratamiento eficaz para revertir el daño o curar al paciente; tan solo existen tratamientos que enlentecen la evolución de estas. Por otro lado, algunos de estos trastornos presentan una prevalencia bastante elevada, como la enfermedad de Alzheimer, que además se sitúa entre las 10 primeras causas de muerte según la Organización Mundial de la Salud, ocupando el tercer lugar en Europa. A raíz de esta problemática, surgen investigaciones sobre nuevas terapias y fármacos para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas, así como el empleo de nuevas estrategias para el diagnóstico temprano y la prevención de estas patologías. En las últimas décadas, la melatonina, hormona secretada por la glándula pineal, ha ganado peso en el ámbito de la salud cerebral. La cuestión más importante es si las propiedades y los beneficios de la melatonina son suficientes como para prevenir y/o curar las enfermedades neurodegenerativas. Según los últimos estudios, un déficit de esta hormona podría estar relacionado con el origen de estas patologías, por ello, se podría utilizar como un biomarcador temprano. La terapia con melatonina está siendo muy prometedora en la prevención de estas enfermedades e incluso está mostrando que podría tener la capacidad de prolongar la vida de los pacientes en alguna de ellas.

Astrocytomas are types of brain tumors, which are produced by an abnormal and uncontrolled growth of glial tissue, present in the nervous system and which feed and support neurons. The research methodology is a bibliographic review supported by electronic media such as web pages (SCOPUS, PubMed, Cochrane Library, Google Scholar), where a wide variety of research articles were found that address the subject studied, the objective is to collect the most relevant information from these authors to make a complete synthesis, which may help future research. Astrocytomas are a fairly complex pathology, which are classified into different grades and types. In most cases the diagnosis is based on imaging tests, specifically magnetic resonance imaging, which have a high degree of accuracy, computed tomography scans are also used in other cases. The treatments are surgical in nature, combined with radiotherapies, chemotherapies and the use of drugs. There are cases where the resection of the tumor cannot be complete, which may lead to another surgical intervention, if the remaining portion of the tumor is in a sector that can be accessed surgically, if not, as already mentioned, it is used radiotherapy or chemotherapy, as the case may be. After performing the surgical procedures, patients should continue with their evaluations, from time to time, to avoid the risk of the tumor reappearing., Los astrocitomas son tipos de tumores cerebrales, que se producen por un crecimiento anómalo y descontrolado de tejido glial, presentes en el sistema nervioso y que alimentan y dan soporte a las neuronas. La metodología de la investigación, es una revisión bibliográfica apoyada en medios electrónicos como páginas web (SCOPUS, PubMed, Biblioteca Cochrane, Google Scholar), en donde se encontró una amplia variedad de artículos de investigación que abordan la temática estudiada, el objetivo es recopilar la información más relevante de dichos autores para realizar una síntesis bien completa, que pueda ayudar a futuras investigaciones. Los astrocitomas son una patología bastante compleja, los cuales están clasificados en diferentes grados y tipos. En la mayoría de los casos el diagnostico está basado en pruebas de imágenes, específicamente de resonancias magnéticas, que tienen un alto grado de exactitud, también se utilizan en otro casos tomografías computarizadas. Los tratamientos son de índole quirúrgicos, combinados con radioterapias, quimioterapias y el uso de fármacos. Hay casos donde la resección del tumor no puede ser completa, lo que puede conllevar a otra intervención quirúrgica, de estar la porción que quede del tumor en un sector que se pueda acceder quirúrgicamente, de no ser así, como ya se ha mencionado se utiliza radioterapia o quimioterapia, según sea el caso. Luego de realizados los procedimientos quirúrgicos, los pacientes deben continuar con sus valoraciones, cada cierto tiempo, para evitar el riesgo de la reaparición del tumor.

Astrocytomas are types of brain tumors, which are produced by an abnormal and uncontrolled growth of glial tissue, present in the nervous system and which feed and support neurons. The research methodology is a bibliographic review supported by electronic media such as web pages (SCOPUS, PubMed, Cochrane Library, Google Scholar), where a wide variety of research articles were found that address the subject studied, the objective is to collect the most relevant information from these authors to make a complete synthesis, which may help future research. Astrocytomas are a fairly complex pathology, which are classified into different grades and types. In most cases the diagnosis is based on imaging tests, specifically magnetic resonance imaging, which have a high degree of accuracy, computed tomography scans are also used in other cases. The treatments are surgical in nature, combined with radiotherapies, chemotherapies and the use of drugs. There are cases where the resection of the tumor cannot be complete, which may lead to another surgical intervention, if the remaining portion of the tumor is in a sector that can be accessed surgically, if not, as already mentioned, it is used radiotherapy or chemotherapy, as the case may be. After performing the surgical procedures, patients should continue with their evaluations, from time to time, to avoid the risk of the tumor reappearing., Los astrocitomas son tipos de tumores cerebrales, que se producen por un crecimiento anómalo y descontrolado de tejido glial, presentes en el sistema nervioso y que alimentan y dan soporte a las neuronas. La metodología de la investigación, es una revisión bibliográfica apoyada en medios electrónicos como páginas web (SCOPUS, PubMed, Biblioteca Cochrane, Google Scholar), en donde se encontró una amplia variedad de artículos de investigación que abordan la temática estudiada, el objetivo es recopilar la información más relevante de dichos autores para realizar una síntesis bien completa, que pueda ayudar a futuras investigaciones. Los astrocitomas son una patología bastante compleja, los cuales están clasificados en diferentes grados y tipos. En la mayoría de los casos el diagnostico está basado en pruebas de imágenes, específicamente de resonancias magnéticas, que tienen un alto grado de exactitud, también se utilizan en otro casos tomografías computarizadas. Los tratamientos son de índole quirúrgicos, combinados con radioterapias, quimioterapias y el uso de fármacos. Hay casos donde la resección del tumor no puede ser completa, lo que puede conllevar a otra intervención quirúrgica, de estar la porción que quede del tumor en un sector que se pueda acceder quirúrgicamente, de no ser así, como ya se ha mencionado se utiliza radioterapia o quimioterapia, según sea el caso. Luego de realizados los procedimientos quirúrgicos, los pacientes deben continuar con sus valoraciones, cada cierto tiempo, para evitar el riesgo de la reaparición del tumor.

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Astrocytomas are types of brain tumors, which are produced by an abnormal and uncontrolled growth of glial tissue, present in the nervous system and which feed and support neurons. The research methodology is a bibliographic review supported by electronic media such as web pages (SCOPUS, PubMed, Cochrane Library, Google Scholar), where a wide variety of research articles were found that address the subject studied, the objective is to collect the most relevant information from these authors to make a complete synthesis, which may help future research. Astrocytomas are a fairly complex pathology, which are classified into different grades and types. In most cases the diagnosis is based on imaging tests, specifically magnetic resonance imaging, which have a high degree of accuracy, computed tomography scans are also used in other cases. The treatments are surgical in nature, combined with radiotherapies, chemotherapies and the use of drugs. There are cases where the resection of the tumor cannot be complete, which may lead to another surgical intervention, if the remaining portion of the tumor is in a sector that can be accessed surgically, if not, as already mentioned, it is used radiotherapy or chemotherapy, as the case may be. After performing the surgical procedures, patients should continue with their evaluations, from time to time, to avoid the risk of the tumor reappearing., Los astrocitomas son tipos de tumores cerebrales, que se producen por un crecimiento anómalo y descontrolado de tejido glial, presentes en el sistema nervioso y que alimentan y dan soporte a las neuronas. La metodología de la investigación, es una revisión bibliográfica apoyada en medios electrónicos como páginas web (SCOPUS, PubMed, Biblioteca Cochrane, Google Scholar), en donde se encontró una amplia variedad de artículos de investigación que abordan la temática estudiada, el objetivo es recopilar la información más relevante de dichos autores para realizar una síntesis bien completa, que pueda ayudar a futuras investigaciones. Los astrocitomas son una patología bastante compleja, los cuales están clasificados en diferentes grados y tipos. En la mayoría de los casos el diagnostico está basado en pruebas de imágenes, específicamente de resonancias magnéticas, que tienen un alto grado de exactitud, también se utilizan en otro casos tomografías computarizadas. Los tratamientos son de índole quirúrgicos, combinados con radioterapias, quimioterapias y el uso de fármacos. Hay casos donde la resección del tumor no puede ser completa, lo que puede conllevar a otra intervención quirúrgica, de estar la porción que quede del tumor en un sector que se pueda acceder quirúrgicamente, de no ser así, como ya se ha mencionado se utiliza radioterapia o quimioterapia, según sea el caso. Luego de realizados los procedimientos quirúrgicos, los pacientes deben continuar con sus valoraciones, cada cierto tiempo, para evitar el riesgo de la reaparición del tumor.

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[ES] El gen de la proteína “Ankyrin repeat and kinase domain containing I” (ANKK1) ha sido ampliamente asociado con la vulnerabilidad a trastornos psiquiátricos en los que hay un déficit subyacente del sistema dopaminérgico, a rasgos cognitivos y al aprendizaje. Sin embargo, se desconoce la función de la proteína ANKK1. Las investigaciones realizadas por nuestro grupo han sugerido la relación de ANKK1 con el sistema dopaminérgico y su participación en procesos del neurodesarrollo. Resultados experimentales con técnicas de co-immunoprecipitación y análisis por espectrometría de masas han mostrado que ANKK1 podría interaccionar con proteínas que contienen dominios característicos de factores de intercambio de nucleótidos de guanina y de proteínas que unen el citoesqueleto a la membrana plasmática en las neuronas. El objetivo del presente trabajo es la validación de estas interacciones mediante coimmunoprecipitación específica, estudios de sobreexpresión génica y análisis bioquímico mediante western blot e inmunofluorescencia en células. Se pretende que la validación de estas interacciones sea un primer paso en el descubrimiento de los aspectos mecanísticos y posibles vías fisiológicas en las que participa ANKK1., [EN] The protein of the gene "Ankyrin repeat and kinase domain containing I" (ANKK1) has been widely associated to vulnerability in psychiatric disorders in which there is an underlying deficit of the dopaminergic system, to cognitive traits and learning. However, the function of the protein ANKK1 is unknown. Previous research by our group has suggested the relationship of ANKK1 with the dopaminergic system and its participation in neurodevelopmental processes. Experimental results of coimmunoprecipitation techniques and mass spectrometry analysis showed that ANKK1 could interact with proteins containing characteristic guanine nucleotide exchange factors domains and with proteins that bind the plasma membrane with the cytoskeleton in neurons. The aim of this study is to validate these interactions by specific co-immunoprecipitation, gene overexpression studies and biochemical analysis by western blot and immunofluorescence in cells. It is intended that the validation of these interactions is the first step in uncovering the mechanistic and possible physiological pathways in which ANKK1 is involved.

[ES] Uno de los retos más relevantes en el ámbito de la neurobiología es entender y caracterizar completamente los mecanismos responsables de la formación, mantenimiento y modificación de la sinapsis. La aplicación de procedimientos inmunológicos a estudios sobre las sinapsis requiere el uso de anticuerpos lo más puros y específicos posibles. Utilizando anticuerpos monoclonales derivados de la tecnología del DNA recombinante; se aseguraría la producción de un único anticuerpo molecularmente definido y representaría una herramienta sumamente útil en este campo. A diferencia de los anticuerpos policlonales que requieren la inmunización de animales y de los anticuerpos monoclonales que se producen utilizando tecnologías tradicionales basadas en hibridoma, estos anticuerpos son generados in vitro utilizando DNA plasmídico. Esto hace que esta tecnología sea interesante desde tres puntos de vista: se cumple el reemplazo, uno de los ejes básicos del concepto de protección animal en investigación; se reducen costes y tiempo de producción, ya que no es necesario producir ni mantener hibridomas; y se aumenta la reproducibilidad. Además, un anticuerpo recombinante puede convertirse fácilmente en una especie, isotipo o subtipo diferente. Este aspecto es muy relevante, ya que los procesos de humanización de anticuerpos se basan en la tecnología del DNA recombinante. El presente trabajo plantea la optimización de un protocolo de producción y la caracterización de cinco anticuerpos monoclonales recombinantes capaces de reconocer proteínas que funcionan como marcadores neuronales y de las conexiones sinápticas. Así pues, se describe un protocolo para la producción de dichos anticuerpos, y su validación para su correcto funcionamiento en neurobiología., [EN] One of the most relevant challenges in the field of neurobiology is to fully understand and characterize the mechanisms responsible for the formation, maintenance and modification of synapses. The application of immune procedures to studies on synapses requires the use of antibodies as pure and specific as possible. Using monoclonal antibodies derived from recombinant DNA technology; would ensure the production of a single molecularly defined antibody and would represent a very useful tool in this field. Unlike polyclonal antibodies that require immunization of animals and monoclonal antibodies produced using traditional hybrid-based technologies, these antibodies are generated in vitro using plasmid DNA. This makes this technology interesting from three points of view: replacement is achieved, one of the basic axes of the concept of animal protection in research; costs and production time are reduced, as there is no need to produce or maintain hybrids; and reproducibility is increased. In addition, a recombinant antibody can easily become a different species, isotype, or subtype. This aspect is very relevant, as antibody humanization processes are based on recombinant DNA technology. The present project proposes the optimization of a production protocol and the characterization of five recombinant monoclonal antibodies capable of recognizing proteins that function as neural and synaptic connections markers. Thus, a protocol for the production of such antibodies is described, as well as their validation for their proper functioning in neurobiology.

[ES] El gen de la proteína “Ankyrin repeat and kinase domain containing I” (ANKK1) ha sido ampliamente asociado con la vulnerabilidad a trastornos psiquiátricos en los que hay un déficit subyacente del sistema dopaminérgico, a rasgos cognitivos y al aprendizaje. Sin embargo, se desconoce la función de la proteína ANKK1. Las investigaciones realizadas por nuestro grupo han sugerido la relación de ANKK1 con el sistema dopaminérgico y su participación en procesos del neurodesarrollo. Resultados experimentales con técnicas de co-immunoprecipitación y análisis por espectrometría de masas han mostrado que ANKK1 podría interaccionar con proteínas que contienen dominios característicos de factores de intercambio de nucleótidos de guanina y de proteínas que unen el citoesqueleto a la membrana plasmática en las neuronas. El objetivo del presente trabajo es la validación de estas interacciones mediante coimmunoprecipitación específica, estudios de sobreexpresión génica y análisis bioquímico mediante western blot e inmunofluorescencia en células. Se pretende que la validación de estas interacciones sea un primer paso en el descubrimiento de los aspectos mecanísticos y posibles vías fisiológicas en las que participa ANKK1., [EN] The protein of the gene "Ankyrin repeat and kinase domain containing I" (ANKK1) has been widely associated to vulnerability in psychiatric disorders in which there is an underlying deficit of the dopaminergic system, to cognitive traits and learning. However, the function of the protein ANKK1 is unknown. Previous research by our group has suggested the relationship of ANKK1 with the dopaminergic system and its participation in neurodevelopmental processes. Experimental results of coimmunoprecipitation techniques and mass spectrometry analysis showed that ANKK1 could interact with proteins containing characteristic guanine nucleotide exchange factors domains and with proteins that bind the plasma membrane with the cytoskeleton in neurons. The aim of this study is to validate these interactions by specific co-immunoprecipitation, gene overexpression studies and biochemical analysis by western blot and immunofluorescence in cells. It is intended that the validation of these interactions is the first step in uncovering the mechanistic and possible physiological pathways in which ANKK1 is involved.

Contextualization: Artificial Neural Networks are models designed from numerical methods called Artificial Neural Networks. The use of these, as a Biochemical Oxygen Demand (BOD) prediction tool, has shown various advantages, among others, the reduction of time and the economic costs associated with this parameter. BOD usually requires 5 to 7 days, as well as multiple chemical reagents, to obtain the levels of organic materials in the waters. Research gap: Artificial Neural Networks models allow calculating BOD in real time from physicochemical variables recorded in situ. Despite this, artificial neural networks have not been used until now as a method of estimating BOD in Colombian seawaters. Purpose: Taking this aspect into account, an artificial neural network model that allows estimating the BOD in waters of the Colombian Caribbean Sea was developed in this research. Methodology: For the elaboration of the model it was necessary to carry out five simulations (consisting of a number of 2 to 3 hidden layers, and 5 to 20 neurons per layer). The predictive performance of each of these simulations was evaluated through the correlation coefficient. Results and conclusions: The highest values of this statistical indicator (0.937, 0.951, 0.953, and 0.941), were obtained for the model that used 3 layers, of 20 neurons each, in its four learning sets (training, validation, testing, and all data). These values indicate a close fit between the observed data and estimations made by the network. These results also demonstrate that Biochemical Oxygen Demand can be estimated numerically, in seawaters, through artificial neural networks models., Contextualización: los modelos neuronales artificiales son modelos diseñados a partir de métodos numéricos denominados Redes Neuronales Artificiales. El uso de estos, como herramienta de predicción de la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO), ha demostrado diversas ventajas, entre otras, la reducción del tiempo y los costos económicos asociados a este parámetro. La DBO generalmente requiere de 5 a 7 días, así como múltiples reactivos químicos, para poder establecer los niveles de materiales orgánicos en las aguas. Vacío de investigación: los modelos neuronales artificiales permiten calcular la DBO en tiempo real, a partir de variables fisicoquímicas registradas in situ. A pesar de ello, las redes neuronales artificiales no han sido utilizadas hasta ahora como método de estimación de la DBO en aguas marinas de Colombia. Propósito del estudio: teniendo en cuenta este aspecto, en la presente investigación se elaboró un modelo neuronal artificial que permite estimar la DBPO en aguas del Mar Caribe Colombiano. Metodología: para elaborar el modelo fue necesario realizar cinco simulaciones (constituidas por un número de 2 a 3 capas ocultas, y de 5 a 20 neuronas por capa). El desempeño predictivo de cada una de estas se evaluó a través del coeficiente de correlación. Resultados y conclusiones: los valores más altos de este indicador estadístico (0,937, 0,951, 0,953, y 0,941), se obtuvieron para el modelo que utilizó 3 capas, de 20 neuronas cada una, en sus cuatro etapas de aprendizaje (entrenamiento, validación, prueba, y todos los datos). Estas cifras indican un cercano ajuste entre los datos observados y las estimaciones hechas por la red. Estos resultados demuestran además que la Demanda Bioquímica de Oxígeno puede ser estimada numéricamente, en aguas marinas, a través de modelos neuronales artificiales.

[ES] El gen de la proteína “Ankyrin repeat and kinase domain containing I” (ANKK1) ha sido ampliamente asociado con la vulnerabilidad a trastornos psiquiátricos en los que hay un déficit subyacente del sistema dopaminérgico, a rasgos cognitivos y al aprendizaje. Sin embargo, se desconoce la función de la proteína ANKK1. Las investigaciones realizadas por nuestro grupo han sugerido la relación de ANKK1 con el sistema dopaminérgico y su participación en procesos del neurodesarrollo. Resultados experimentales con técnicas de co-immunoprecipitación y análisis por espectrometría de masas han mostrado que ANKK1 podría interaccionar con proteínas que contienen dominios característicos de factores de intercambio de nucleótidos de guanina y de proteínas que unen el citoesqueleto a la membrana plasmática en las neuronas. El objetivo del presente trabajo es la validación de estas interacciones mediante coimmunoprecipitación específica, estudios de sobreexpresión génica y análisis bioquímico mediante western blot e inmunofluorescencia en células. Se pretende que la validación de estas interacciones sea un primer paso en el descubrimiento de los aspectos mecanísticos y posibles vías fisiológicas en las que participa ANKK1., [EN] The protein of the gene "Ankyrin repeat and kinase domain containing I" (ANKK1) has been widely associated to vulnerability in psychiatric disorders in which there is an underlying deficit of the dopaminergic system, to cognitive traits and learning. However, the function of the protein ANKK1 is unknown. Previous research by our group has suggested the relationship of ANKK1 with the dopaminergic system and its participation in neurodevelopmental processes. Experimental results of coimmunoprecipitation techniques and mass spectrometry analysis showed that ANKK1 could interact with proteins containing characteristic guanine nucleotide exchange factors domains and with proteins that bind the plasma membrane with the cytoskeleton in neurons. The aim of this study is to validate these interactions by specific co-immunoprecipitation, gene overexpression studies and biochemical analysis by western blot and immunofluorescence in cells. It is intended that the validation of these interactions is the first step in uncovering the mechanistic and possible physiological pathways in which ANKK1 is involved.

[ES] Uno de los retos más relevantes en el ámbito de la neurobiología es entender y caracterizar completamente los mecanismos responsables de la formación, mantenimiento y modificación de la sinapsis. La aplicación de procedimientos inmunológicos a estudios sobre las sinapsis requiere el uso de anticuerpos lo más puros y específicos posibles. Utilizando anticuerpos monoclonales derivados de la tecnología del DNA recombinante; se aseguraría la producción de un único anticuerpo molecularmente definido y representaría una herramienta sumamente útil en este campo. A diferencia de los anticuerpos policlonales que requieren la inmunización de animales y de los anticuerpos monoclonales que se producen utilizando tecnologías tradicionales basadas en hibridoma, estos anticuerpos son generados in vitro utilizando DNA plasmídico. Esto hace que esta tecnología sea interesante desde tres puntos de vista: se cumple el reemplazo, uno de los ejes básicos del concepto de protección animal en investigación; se reducen costes y tiempo de producción, ya que no es necesario producir ni mantener hibridomas; y se aumenta la reproducibilidad. Además, un anticuerpo recombinante puede convertirse fácilmente en una especie, isotipo o subtipo diferente. Este aspecto es muy relevante, ya que los procesos de humanización de anticuerpos se basan en la tecnología del DNA recombinante. El presente trabajo plantea la optimización de un protocolo de producción y la caracterización de cinco anticuerpos monoclonales recombinantes capaces de reconocer proteínas que funcionan como marcadores neuronales y de las conexiones sinápticas. Así pues, se describe un protocolo para la producción de dichos anticuerpos, y su validación para su correcto funcionamiento en neurobiología., [EN] One of the most relevant challenges in the field of neurobiology is to fully understand and characterize the mechanisms responsible for the formation, maintenance and modification of synapses. The application of immune procedures to studies on synapses requires the use of antibodies as pure and specific as possible. Using monoclonal antibodies derived from recombinant DNA technology; would ensure the production of a single molecularly defined antibody and would represent a very useful tool in this field. Unlike polyclonal antibodies that require immunization of animals and monoclonal antibodies produced using traditional hybrid-based technologies, these antibodies are generated in vitro using plasmid DNA. This makes this technology interesting from three points of view: replacement is achieved, one of the basic axes of the concept of animal protection in research; costs and production time are reduced, as there is no need to produce or maintain hybrids; and reproducibility is increased. In addition, a recombinant antibody can easily become a different species, isotype, or subtype. This aspect is very relevant, as antibody humanization processes are based on recombinant DNA technology. The present project proposes the optimization of a production protocol and the characterization of five recombinant monoclonal antibodies capable of recognizing proteins that function as neural and synaptic connections markers. Thus, a protocol for the production of such antibodies is described, as well as their validation for their proper functioning in neurobiology.

[ES] Uno de los retos más relevantes en el ámbito de la neurobiología es entender y caracterizar completamente los mecanismos responsables de la formación, mantenimiento y modificación de la sinapsis. La aplicación de procedimientos inmunológicos a estudios sobre las sinapsis requiere el uso de anticuerpos lo más puros y específicos posibles. Utilizando anticuerpos monoclonales derivados de la tecnología del DNA recombinante; se aseguraría la producción de un único anticuerpo molecularmente definido y representaría una herramienta sumamente útil en este campo. A diferencia de los anticuerpos policlonales que requieren la inmunización de animales y de los anticuerpos monoclonales que se producen utilizando tecnologías tradicionales basadas en hibridoma, estos anticuerpos son generados in vitro utilizando DNA plasmídico. Esto hace que esta tecnología sea interesante desde tres puntos de vista: se cumple el reemplazo, uno de los ejes básicos del concepto de protección animal en investigación; se reducen costes y tiempo de producción, ya que no es necesario producir ni mantener hibridomas; y se aumenta la reproducibilidad. Además, un anticuerpo recombinante puede convertirse fácilmente en una especie, isotipo o subtipo diferente. Este aspecto es muy relevante, ya que los procesos de humanización de anticuerpos se basan en la tecnología del DNA recombinante. El presente trabajo plantea la optimización de un protocolo de producción y la caracterización de cinco anticuerpos monoclonales recombinantes capaces de reconocer proteínas que funcionan como marcadores neuronales y de las conexiones sinápticas. Así pues, se describe un protocolo para la producción de dichos anticuerpos, y su validación para su correcto funcionamiento en neurobiología., [EN] One of the most relevant challenges in the field of neurobiology is to fully understand and characterize the mechanisms responsible for the formation, maintenance and modification of synapses. The application of immune procedures to studies on synapses requires the use of antibodies as pure and specific as possible. Using monoclonal antibodies derived from recombinant DNA technology; would ensure the production of a single molecularly defined antibody and would represent a very useful tool in this field. Unlike polyclonal antibodies that require immunization of animals and monoclonal antibodies produced using traditional hybrid-based technologies, these antibodies are generated in vitro using plasmid DNA. This makes this technology interesting from three points of view: replacement is achieved, one of the basic axes of the concept of animal protection in research; costs and production time are reduced, as there is no need to produce or maintain hybrids; and reproducibility is increased. In addition, a recombinant antibody can easily become a different species, isotype, or subtype. This aspect is very relevant, as antibody humanization processes are based on recombinant DNA technology. The present project proposes the optimization of a production protocol and the characterization of five recombinant monoclonal antibodies capable of recognizing proteins that function as neural and synaptic connections markers. Thus, a protocol for the production of such antibodies is described, as well as their validation for their proper functioning in neurobiology.

[ES] Uno de los retos más relevantes en el ámbito de la neurobiología es entender y caracterizar completamente los mecanismos responsables de la formación, mantenimiento y modificación de la sinapsis. La aplicación de procedimientos inmunológicos a estudios sobre las sinapsis requiere el uso de anticuerpos lo más puros y específicos posibles. Utilizando anticuerpos monoclonales derivados de la tecnología del DNA recombinante; se aseguraría la producción de un único anticuerpo molecularmente definido y representaría una herramienta sumamente útil en este campo. A diferencia de los anticuerpos policlonales que requieren la inmunización de animales y de los anticuerpos monoclonales que se producen utilizando tecnologías tradicionales basadas en hibridoma, estos anticuerpos son generados in vitro utilizando DNA plasmídico. Esto hace que esta tecnología sea interesante desde tres puntos de vista: se cumple el reemplazo, uno de los ejes básicos del concepto de protección animal en investigación; se reducen costes y tiempo de producción, ya que no es necesario producir ni mantener hibridomas; y se aumenta la reproducibilidad. Además, un anticuerpo recombinante puede convertirse fácilmente en una especie, isotipo o subtipo diferente. Este aspecto es muy relevante, ya que los procesos de humanización de anticuerpos se basan en la tecnología del DNA recombinante. El presente trabajo plantea la optimización de un protocolo de producción y la caracterización de cinco anticuerpos monoclonales recombinantes capaces de reconocer proteínas que funcionan como marcadores neuronales y de las conexiones sinápticas. Así pues, se describe un protocolo para la producción de dichos anticuerpos, y su validación para su correcto funcionamiento en neurobiología., [EN] One of the most relevant challenges in the field of neurobiology is to fully understand and characterize the mechanisms responsible for the formation, maintenance and modification of synapses. The application of immune procedures to studies on synapses requires the use of antibodies as pure and specific as possible. Using monoclonal antibodies derived from recombinant DNA technology; would ensure the production of a single molecularly defined antibody and would represent a very useful tool in this field. Unlike polyclonal antibodies that require immunization of animals and monoclonal antibodies produced using traditional hybrid-based technologies, these antibodies are generated in vitro using plasmid DNA. This makes this technology interesting from three points of view: replacement is achieved, one of the basic axes of the concept of animal protection in research; costs and production time are reduced, as there is no need to produce or maintain hybrids; and reproducibility is increased. In addition, a recombinant antibody can easily become a different species, isotype, or subtype. This aspect is very relevant, as antibody humanization processes are based on recombinant DNA technology. The present project proposes the optimization of a production protocol and the characterization of five recombinant monoclonal antibodies capable of recognizing proteins that function as neural and synaptic connections markers. Thus, a protocol for the production of such antibodies is described, as well as their validation for their proper functioning in neurobiology.

Contextualization: Artificial Neural Networks are models designed from numerical methods called Artificial Neural Networks. The use of these, as a Biochemical Oxygen Demand (BOD) prediction tool, has shown various advantages, among others, the reduction of time and the economic costs associated with this parameter. BOD usually requires 5 to 7 days, as well as multiple chemical reagents, to obtain the levels of organic materials in the waters. Research gap: Artificial Neural Networks models allow calculating BOD in real time from physicochemical variables recorded in situ. Despite this, artificial neural networks have not been used until now as a method of estimating BOD in Colombian seawaters. Purpose: Taking this aspect into account, an artificial neural network model that allows estimating the BOD in waters of the Colombian Caribbean Sea was developed in this research. Methodology: For the elaboration of the model it was necessary to carry out five simulations (consisting of a number of 2 to 3 hidden layers, and 5 to 20 neurons per layer). The predictive performance of each of these simulations was evaluated through the correlation coefficient. Results and conclusions: The highest values of this statistical indicator (0.937, 0.951, 0.953, and 0.941), were obtained for the model that used 3 layers, of 20 neurons each, in its four learning sets (training, validation, testing, and all data). These values indicate a close fit between the observed data and estimations made by the network. These results also demonstrate that Biochemical Oxygen Demand can be estimated numerically, in seawaters, through artificial neural networks models., Contextualización: los modelos neuronales artificiales son modelos diseñados a partir de métodos numéricos denominados Redes Neuronales Artificiales. El uso de estos, como herramienta de predicción de la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO), ha demostrado diversas ventajas, entre otras, la reducción del tiempo y los costos económicos asociados a este parámetro. La DBO generalmente requiere de 5 a 7 días, así como múltiples reactivos químicos, para poder establecer los niveles de materiales orgánicos en las aguas. Vacío de investigación: los modelos neuronales artificiales permiten calcular la DBO en tiempo real, a partir de variables fisicoquímicas registradas in situ. A pesar de ello, las redes neuronales artificiales no han sido utilizadas hasta ahora como método de estimación de la DBO en aguas marinas de Colombia. Propósito del estudio: teniendo en cuenta este aspecto, en la presente investigación se elaboró un modelo neuronal artificial que permite estimar la DBPO en aguas del Mar Caribe Colombiano. Metodología: para elaborar el modelo fue necesario realizar cinco simulaciones (constituidas por un número de 2 a 3 capas ocultas, y de 5 a 20 neuronas por capa). El desempeño predictivo de cada una de estas se evaluó a través del coeficiente de correlación. Resultados y conclusiones: los valores más altos de este indicador estadístico (0,937, 0,951, 0,953, y 0,941), se obtuvieron para el modelo que utilizó 3 capas, de 20 neuronas cada una, en sus cuatro etapas de aprendizaje (entrenamiento, validación, prueba, y todos los datos). Estas cifras indican un cercano ajuste entre los datos observados y las estimaciones hechas por la red. Estos resultados demuestran además que la Demanda Bioquímica de Oxígeno puede ser estimada numéricamente, en aguas marinas, a través de modelos neuronales artificiales.

Contextualization: Artificial Neural Networks are models designed from numerical methods called Artificial Neural Networks. The use of these, as a Biochemical Oxygen Demand (BOD) prediction tool, has shown various advantages, among others, the reduction of time and the economic costs associated with this parameter. BOD usually requires 5 to 7 days, as well as multiple chemical reagents, to obtain the levels of organic materials in the waters. Research gap: Artificial Neural Networks models allow calculating BOD in real time from physicochemical variables recorded in situ. Despite this, artificial neural networks have not been used until now as a method of estimating BOD in Colombian seawaters. Purpose: Taking this aspect into account, an artificial neural network model that allows estimating the BOD in waters of the Colombian Caribbean Sea was developed in this research. Methodology: For the elaboration of the model it was necessary to carry out five simulations (consisting of a number of 2 to 3 hidden layers, and 5 to 20 neurons per layer). The predictive performance of each of these simulations was evaluated through the correlation coefficient. Results and conclusions: The highest values of this statistical indicator (0.937, 0.951, 0.953, and 0.941), were obtained for the model that used 3 layers, of 20 neurons each, in its four learning sets (training, validation, testing, and all data). These values indicate a close fit between the observed data and estimations made by the network. These results also demonstrate that Biochemical Oxygen Demand can be estimated numerically, in seawaters, through artificial neural networks models., Contextualización: los modelos neuronales artificiales son modelos diseñados a partir de métodos numéricos denominados Redes Neuronales Artificiales. El uso de estos, como herramienta de predicción de la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO), ha demostrado diversas ventajas, entre otras, la reducción del tiempo y los costos económicos asociados a este parámetro. La DBO generalmente requiere de 5 a 7 días, así como múltiples reactivos químicos, para poder establecer los niveles de materiales orgánicos en las aguas. Vacío de investigación: los modelos neuronales artificiales permiten calcular la DBO en tiempo real, a partir de variables fisicoquímicas registradas in situ. A pesar de ello, las redes neuronales artificiales no han sido utilizadas hasta ahora como método de estimación de la DBO en aguas marinas de Colombia. Propósito del estudio: teniendo en cuenta este aspecto, en la presente investigación se elaboró un modelo neuronal artificial que permite estimar la DBPO en aguas del Mar Caribe Colombiano. Metodología: para elaborar el modelo fue necesario realizar cinco simulaciones (constituidas por un número de 2 a 3 capas ocultas, y de 5 a 20 neuronas por capa). El desempeño predictivo de cada una de estas se evaluó a través del coeficiente de correlación. Resultados y conclusiones: los valores más altos de este indicador estadístico (0,937, 0,951, 0,953, y 0,941), se obtuvieron para el modelo que utilizó 3 capas, de 20 neuronas cada una, en sus cuatro etapas de aprendizaje (entrenamiento, validación, prueba, y todos los datos). Estas cifras indican un cercano ajuste entre los datos observados y las estimaciones hechas por la red. Estos resultados demuestran además que la Demanda Bioquímica de Oxígeno puede ser estimada numéricamente, en aguas marinas, a través de modelos neuronales artificiales.

Contextualization: Artificial Neural Networks are models designed from numerical methods called Artificial Neural Networks. The use of these, as a Biochemical Oxygen Demand (BOD) prediction tool, has shown various advantages, among others, the reduction of time and the economic costs associated with this parameter. BOD usually requires 5 to 7 days, as well as multiple chemical reagents, to obtain the levels of organic materials in the waters. Research gap: Artificial Neural Networks models allow calculating BOD in real time from physicochemical variables recorded in situ. Despite this, artificial neural networks have not been used until now as a method of estimating BOD in Colombian seawaters. Purpose: Taking this aspect into account, an artificial neural network model that allows estimating the BOD in waters of the Colombian Caribbean Sea was developed in this research. Methodology: For the elaboration of the model it was necessary to carry out five simulations (consisting of a number of 2 to 3 hidden layers, and 5 to 20 neurons per layer). The predictive performance of each of these simulations was evaluated through the correlation coefficient. Results and conclusions: The highest values of this statistical indicator (0.937, 0.951, 0.953, and 0.941), were obtained for the model that used 3 layers, of 20 neurons each, in its four learning sets (training, validation, testing, and all data). These values indicate a close fit between the observed data and estimations made by the network. These results also demonstrate that Biochemical Oxygen Demand can be estimated numerically, in seawaters, through artificial neural networks models., Contextualización: los modelos neuronales artificiales son modelos diseñados a partir de métodos numéricos denominados Redes Neuronales Artificiales. El uso de estos, como herramienta de predicción de la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO), ha demostrado diversas ventajas, entre otras, la reducción del tiempo y los costos económicos asociados a este parámetro. La DBO generalmente requiere de 5 a 7 días, así como múltiples reactivos químicos, para poder establecer los niveles de materiales orgánicos en las aguas. Vacío de investigación: los modelos neuronales artificiales permiten calcular la DBO en tiempo real, a partir de variables fisicoquímicas registradas in situ. A pesar de ello, las redes neuronales artificiales no han sido utilizadas hasta ahora como método de estimación de la DBO en aguas marinas de Colombia. Propósito del estudio: teniendo en cuenta este aspecto, en la presente investigación se elaboró un modelo neuronal artificial que permite estimar la DBPO en aguas del Mar Caribe Colombiano. Metodología: para elaborar el modelo fue necesario realizar cinco simulaciones (constituidas por un número de 2 a 3 capas ocultas, y de 5 a 20 neuronas por capa). El desempeño predictivo de cada una de estas se evaluó a través del coeficiente de correlación. Resultados y conclusiones: los valores más altos de este indicador estadístico (0,937, 0,951, 0,953, y 0,941), se obtuvieron para el modelo que utilizó 3 capas, de 20 neuronas cada una, en sus cuatro etapas de aprendizaje (entrenamiento, validación, prueba, y todos los datos). Estas cifras indican un cercano ajuste entre los datos observados y las estimaciones hechas por la red. Estos resultados demuestran además que la Demanda Bioquímica de Oxígeno puede ser estimada numéricamente, en aguas marinas, a través de modelos neuronales artificiales.

Contextualization: Artificial Neural Networks are models designed from numerical methods called Artificial Neural Networks. The use of these, as a Biochemical Oxygen Demand (BOD) prediction tool, has shown various advantages, among others, the reduction of time and the economic costs associated with this parameter. BOD usually requires 5 to 7 days, as well as multiple chemical reagents, to obtain the levels of organic materials in the waters. Research gap: Artificial Neural Networks models allow calculating BOD in real time from physicochemical variables recorded in situ. Despite this, artificial neural networks have not been used until now as a method of estimating BOD in Colombian seawaters. Purpose: Taking this aspect into account, an artificial neural network model that allows estimating the BOD in waters of the Colombian Caribbean Sea was developed in this research. Methodology: For the elaboration of the model it was necessary to carry out five simulations (consisting of a number of 2 to 3 hidden layers, and 5 to 20 neurons per layer). The predictive performance of each of these simulations was evaluated through the correlation coefficient. Results and conclusions: The highest values of this statistical indicator (0.937, 0.951, 0.953, and 0.941), were obtained for the model that used 3 layers, of 20 neurons each, in its four learning sets (training, validation, testing, and all data). These values indicate a close fit between the observed data and estimations made by the network. These results also demonstrate that Biochemical Oxygen Demand can be estimated numerically, in seawaters, through artificial neural networks models., Contextualización: los modelos neuronales artificiales son modelos diseñados a partir de métodos numéricos denominados Redes Neuronales Artificiales. El uso de estos, como herramienta de predicción de la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO), ha demostrado diversas ventajas, entre otras, la reducción del tiempo y los costos económicos asociados a este parámetro. La DBO generalmente requiere de 5 a 7 días, así como múltiples reactivos químicos, para poder establecer los niveles de materiales orgánicos en las aguas. Vacío de investigación: los modelos neuronales artificiales permiten calcular la DBO en tiempo real, a partir de variables fisicoquímicas registradas in situ. A pesar de ello, las redes neuronales artificiales no han sido utilizadas hasta ahora como método de estimación de la DBO en aguas marinas de Colombia. Propósito del estudio: teniendo en cuenta este aspecto, en la presente investigación se elaboró un modelo neuronal artificial que permite estimar la DBPO en aguas del Mar Caribe Colombiano. Metodología: para elaborar el modelo fue necesario realizar cinco simulaciones (constituidas por un número de 2 a 3 capas ocultas, y de 5 a 20 neuronas por capa). El desempeño predictivo de cada una de estas se evaluó a través del coeficiente de correlación. Resultados y conclusiones: los valores más altos de este indicador estadístico (0,937, 0,951, 0,953, y 0,941), se obtuvieron para el modelo que utilizó 3 capas, de 20 neuronas cada una, en sus cuatro etapas de aprendizaje (entrenamiento, validación, prueba, y todos los datos). Estas cifras indican un cercano ajuste entre los datos observados y las estimaciones hechas por la red. Estos resultados demuestran además que la Demanda Bioquímica de Oxígeno puede ser estimada numéricamente, en aguas marinas, a través de modelos neuronales artificiales.

Contextualization: Artificial Neural Networks are models designed from numerical methods called Artificial Neural Networks. The use of these, as a Biochemical Oxygen Demand (BOD) prediction tool, has shown various advantages, among others, the reduction of time and the economic costs associated with this parameter. BOD usually requires 5 to 7 days, as well as multiple chemical reagents, to obtain the levels of organic materials in the waters. Research gap: Artificial Neural Networks models allow calculating BOD in real time from physicochemical variables recorded in situ. Despite this, artificial neural networks have not been used until now as a method of estimating BOD in Colombian seawaters. Purpose: Taking this aspect into account, an artificial neural network model that allows estimating the BOD in waters of the Colombian Caribbean Sea was developed in this research. Methodology: For the elaboration of the model it was necessary to carry out five simulations (consisting of a number of 2 to 3 hidden layers, and 5 to 20 neurons per layer). The predictive performance of each of these simulations was evaluated through the correlation coefficient. Results and conclusions: The highest values of this statistical indicator (0.937, 0.951, 0.953, and 0.941), were obtained for the model that used 3 layers, of 20 neurons each, in its four learning sets (training, validation, testing, and all data). These values indicate a close fit between the observed data and estimations made by the network. These results also demonstrate that Biochemical Oxygen Demand can be estimated numerically, in seawaters, through artificial neural networks models., Contextualización: los modelos neuronales artificiales son modelos diseñados a partir de métodos numéricos denominados Redes Neuronales Artificiales. El uso de estos, como herramienta de predicción de la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO), ha demostrado diversas ventajas, entre otras, la reducción del tiempo y los costos económicos asociados a este parámetro. La DBO generalmente requiere de 5 a 7 días, así como múltiples reactivos químicos, para poder establecer los niveles de materiales orgánicos en las aguas. Vacío de investigación: los modelos neuronales artificiales permiten calcular la DBO en tiempo real, a partir de variables fisicoquímicas registradas in situ. A pesar de ello, las redes neuronales artificiales no han sido utilizadas hasta ahora como método de estimación de la DBO en aguas marinas de Colombia. Propósito del estudio: teniendo en cuenta este aspecto, en la presente investigación se elaboró un modelo neuronal artificial que permite estimar la DBPO en aguas del Mar Caribe Colombiano. Metodología: para elaborar el modelo fue necesario realizar cinco simulaciones (constituidas por un número de 2 a 3 capas ocultas, y de 5 a 20 neuronas por capa). El desempeño predictivo de cada una de estas se evaluó a través del coeficiente de correlación. Resultados y conclusiones: los valores más altos de este indicador estadístico (0,937, 0,951, 0,953, y 0,941), se obtuvieron para el modelo que utilizó 3 capas, de 20 neuronas cada una, en sus cuatro etapas de aprendizaje (entrenamiento, validación, prueba, y todos los datos). Estas cifras indican un cercano ajuste entre los datos observados y las estimaciones hechas por la red. Estos resultados demuestran además que la Demanda Bioquímica de Oxígeno puede ser estimada numéricamente, en aguas marinas, a través de modelos neuronales artificiales.

Contextualization: Artificial Neural Networks are models designed from numerical methods called Artificial Neural Networks. The use of these, as a Biochemical Oxygen Demand (BOD) prediction tool, has shown various advantages, among others, the reduction of time and the economic costs associated with this parameter. BOD usually requires 5 to 7 days, as well as multiple chemical reagents, to obtain the levels of organic materials in the waters. Research gap: Artificial Neural Networks models allow calculating BOD in real time from physicochemical variables recorded in situ. Despite this, artificial neural networks have not been used until now as a method of estimating BOD in Colombian seawaters. Purpose: Taking this aspect into account, an artificial neural network model that allows estimating the BOD in waters of the Colombian Caribbean Sea was developed in this research. Methodology: For the elaboration of the model it was necessary to carry out five simulations (consisting of a number of 2 to 3 hidden layers, and 5 to 20 neurons per layer). The predictive performance of each of these simulations was evaluated through the correlation coefficient. Results and conclusions: The highest values of this statistical indicator (0.937, 0.951, 0.953, and 0.941), were obtained for the model that used 3 layers, of 20 neurons each, in its four learning sets (training, validation, testing, and all data). These values indicate a close fit between the observed data and estimations made by the network. These results also demonstrate that Biochemical Oxygen Demand can be estimated numerically, in seawaters, through artificial neural networks models., Contextualización: los modelos neuronales artificiales son modelos diseñados a partir de métodos numéricos denominados Redes Neuronales Artificiales. El uso de estos, como herramienta de predicción de la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO), ha demostrado diversas ventajas, entre otras, la reducción del tiempo y los costos económicos asociados a este parámetro. La DBO generalmente requiere de 5 a 7 días, así como múltiples reactivos químicos, para poder establecer los niveles de materiales orgánicos en las aguas. Vacío de investigación: los modelos neuronales artificiales permiten calcular la DBO en tiempo real, a partir de variables fisicoquímicas registradas in situ. A pesar de ello, las redes neuronales artificiales no han sido utilizadas hasta ahora como método de estimación de la DBO en aguas marinas de Colombia. Propósito del estudio: teniendo en cuenta este aspecto, en la presente investigación se elaboró un modelo neuronal artificial que permite estimar la DBPO en aguas del Mar Caribe Colombiano. Metodología: para elaborar el modelo fue necesario realizar cinco simulaciones (constituidas por un número de 2 a 3 capas ocultas, y de 5 a 20 neuronas por capa). El desempeño predictivo de cada una de estas se evaluó a través del coeficiente de correlación. Resultados y conclusiones: los valores más altos de este indicador estadístico (0,937, 0,951, 0,953, y 0,941), se obtuvieron para el modelo que utilizó 3 capas, de 20 neuronas cada una, en sus cuatro etapas de aprendizaje (entrenamiento, validación, prueba, y todos los datos). Estas cifras indican un cercano ajuste entre los datos observados y las estimaciones hechas por la red. Estos resultados demuestran además que la Demanda Bioquímica de Oxígeno puede ser estimada numéricamente, en aguas marinas, a través de modelos neuronales artificiales.

Las neurotrofinas son una familia de proteínas que participan en la supervivencia, desarrollo y plasticidad neuronal. Las neurotrofinas ejercen su función en unirse a dos tipos de receptores; los receptores de la familia Trk y p75. p75 es un receptor transmembrana de neurotrofinas implicado en una gran variedad de procesos durante el desarrollo del sistema nervioso que pueden implicar tanto muerte o supervivencia, como inhibir el crecimiento de los conos neurales. Se ha demostrado previamente que p75 modula la muerte neuronal causada por estrés oxidativo. Así, en células PC12, p75 tiene un papel antioxidante en presencia de su ligando NGF a concentraciones crecientes de agua oxigenada, aumentando su supervivencia en un modelo de estrés oxidativo. En este estudio hemos encontrado que concentraciones crecientes de agua oxigenada promueven la formación de nuevos oligomeros de p75 mediante la formación de puentes disulfuro. Se ha determinado los residuos de cisteína libres responsables de la formación de estos oligomeros y como mutaciones de estas cisteínas afectan a la activadad antioxidante de p75., Neurotrophins are a family of proteins that participate in neuronal survival, development and plasticity. Neurotrophins exert their function by binding to two types of receptors; the receptors of the Trk family and p75. p75 is a transmembrane neurotrophin receptor involved in a great variety of processes during the development of the nervous system that may involve both death or survival, and inhibit the growth of neural cones. It has previously been shown that p75 modulates neuronal death caused by oxidative stress. Thus, in PC12 cells, p75 has an antioxidant role in the presence of its NGF ligand at increasing concentrations of hydrogen peroxide, increasing its survival in a model of oxidative stress. In this study we have found that increasing concentrations of hydrogen peroxide promote the formation of new p75 oligomers by the formation of disulfide bounds. The free cysteine residues responsible for the formation of these oligomers have been determined and as mutations of these cysteines affect the antioxidant activity of p75.

Las neurotrofinas son una familia de proteínas que participan en la supervivencia, desarrollo y plasticidad neuronal. Las neurotrofinas ejercen su función en unirse a dos tipos de receptores; los receptores de la familia Trk y p75. p75 es un receptor transmembrana de neurotrofinas implicado en una gran variedad de procesos durante el desarrollo del sistema nervioso que pueden implicar tanto muerte o supervivencia, como inhibir el crecimiento de los conos neurales. Se ha demostrado previamente que p75 modula la muerte neuronal causada por estrés oxidativo. Así, en células PC12, p75 tiene un papel antioxidante en presencia de su ligando NGF a concentraciones crecientes de agua oxigenada, aumentando su supervivencia en un modelo de estrés oxidativo. En este estudio hemos encontrado que concentraciones crecientes de agua oxigenada promueven la formación de nuevos oligomeros de p75 mediante la formación de puentes disulfuro. Se ha determinado los residuos de cisteína libres responsables de la formación de estos oligomeros y como mutaciones de estas cisteínas afectan a la activadad antioxidante de p75., Neurotrophins are a family of proteins that participate in neuronal survival, development and plasticity. Neurotrophins exert their function by binding to two types of receptors; the receptors of the Trk family and p75. p75 is a transmembrane neurotrophin receptor involved in a great variety of processes during the development of the nervous system that may involve both death or survival, and inhibit the growth of neural cones. It has previously been shown that p75 modulates neuronal death caused by oxidative stress. Thus, in PC12 cells, p75 has an antioxidant role in the presence of its NGF ligand at increasing concentrations of hydrogen peroxide, increasing its survival in a model of oxidative stress. In this study we have found that increasing concentrations of hydrogen peroxide promote the formation of new p75 oligomers by the formation of disulfide bounds. The free cysteine residues responsible for the formation of these oligomers have been determined and as mutations of these cysteines affect the antioxidant activity of p75.

In this thesis, the interaction of Terahertz (THz) radiation with neurons and neuronal tissues is investigated. After conducting a thorough literature search and reviewing the state of the art of THz physics and technology, the interaction of THz waves with ions, cell components, whole cells and multi-cell tissues are qualitatively described on a bottom-up fashion, in order to provide a cohesive view of the current research situation. A quantitative evaluation is performed through the use of a finite element method simulation, utilizing a commercial platform named COMSOL Multiphysics. The simulation results are used to validate the previously established model. Finally, novel experimental results obtained by means of a Time-Domain-Spectroscopy (TDS) platform are utilized to further validate those results., En esta tesis, se investiga la interacción de la radiación Terahertz (THz) con neuronas y tejidos neuronales. Después de realizar una búsqueda exhaustiva de articulos y revisar los descubrimientos mas recientes de la física y la tecnología de THz, la interacción de las ondas THz con iones, componentes celulares, células enteras y tejidos multicelulares se describe cualitativamente de forma ascendente, con el fin de proporcionar una visión conjunta de la situación de investigación actual. Se realiza una evaluación cuantitativa mediante el uso de una simulación de métodos de elementos finitos, utilizando una plataforma comercial llamada COMSOL Multiphysics. Los resultados de la simulación se utilizan para validar el modelo establecido previamente. Finalmente, se utilizan nuevos resultados experimentales obtenidos por medio de una plataforma Time-Domain-Spectroscopy (TDS) para validar aún más esos resultados., En aquesta tesi, s'investiga la interacció de la radiació Terahertz (THz) amb neurones i teixits neuronals. Després de realitzar una recerca exhaustiva d'articles i revisar els descobriments més recents de la física i la tecnologia de THz, la interacció de les ones THz amb ions, components cel·lulars, cèl·lules senceres i teixits multicel·lulars es descriu qualitativament de forma ascendent, per tal de proporcionar una visió conjunta de la situació d'investigació actual. Es realitza una avaluació quantitativa mitjançant l'ús d'una simulació de mètodes d'elements finits, utilitzant una plataforma comercial anomenada COMSOL Multiphysics. Els resultats de la simulació s'utilitzen per validar el model establert prèviament. Finalment, s'utilitzen nous resultats experimentals obtinguts per mitjà d'una plataforma Time-Domain-Spectroscopy (TDS) per validar encara més aquests resultats.

Understand the human brain is one of the century challenges. On this work we are going to achieve a small step towards this objective presenting a novel data layout in order to compute more efficiently the Hines algorithm on GPU. A more general tridiagonal solver is going to be presented too.

A partir del año 2008, la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla implementa el Modelo Universitario Minerva (MUM), modelo fundamentado en el humanismo crítico y el construccionismo sociocultural, apostando por la implementación de nuevas TIC‟s en los procesos de aprendizaje, investigación y gestión. En este sentido la Escuela de Biología llevó a cabo una restructuración en su programa de estudios lo que permite garantizar, en todo momento, que el estudiante comprenda desde un punto de vista comparativo, al individuo y sus sistemas pasando por tejido y llegando hasta niveles de organización biológica celular y molecular a través del estudio de los movimientos transmembrana. Para cumplir con este objetivo los estudiantes deben cursar en orden jerárquico las materias de Morfología Animal, Fisiología Animal y finalmente Biofísica (entre otras). La experiencia aquí aportada gira en torno a la implementación, dentro de las materias antes mencionadas, de la utilización de la plataforma virtual “Moodle” y de “simuladores”, herramientas mediante las cuales se fortalece el entorno de aprendizaje de los jóvenes universitarios.