Search

En el Sistema Nervioso Central (SNC), procesos biológicos esenciales en las neuronas, como la morfología y la sinaptogénesis, requieren de la remodelación del citoesqueleto de actina. La misma es coordinada por Rho GTPasas (RhoA, Rac1 y Cdc42), que oscilan entre un estado activo con GTP y uno inactivo con GDP mediados por GEFs y GAPs con localización y actividad específicas. FGD6, sin función conocida en SNC, pertenece a una familia de proteínas con una organización estructural que le permitiría actuar como nexo entre la membrana plasmática y el citoesqueleto de actina. Recientemente se describió una asociación de FGD6 con Cdc42 y Rac1. El objetivo general de esta tesis es estudiar la relevancia funcional de FGD6 y su posible participación regulando el citoesqueleto neuronal. Nuestra hipótesis es que, en las neuronas, FGD6 modularía la actividad de las Rho GTPasas fundamentales en la reorganización del citoesqueleto de actina y, por lo tanto, de procesos tales como la diferenciación, la polarización y la neuritogénesis. Los estudios in silico de la estructura terciaria determinaron que la región N-terminal de FGD6 es intrínsecamente desordenada, con mayor probabilidad de interactuar con otros dominios/ proteínas ordenadas y conteniendo varios sitios de fosforilación. La expresión del ARNm de FGD6 mostró una regulación durante la diferenciación neuronal in vitro. La inhibición parcial de FGD6 produjo un aumento significativo en la actividad basal de Rac1, sugiriendo que FGD6 estaría modulando negativamente a esta GTPasa y consecuentemente, a las proteínas efectoras ubicadas río abajo de la vía. Rac1 activa una cascada de fosfo/desfosforilaciones que incluye a PAK, LIMK y Cofilina, que finaliza con la polimerización de los monómeros de actina y la regulación del turnover de los filamentos de actina. El complejo Arp2/3 es indispensable para generar las ramificaciones de actina, siendo las subunidades Arp2 y Arp3 los principales actores del complejo nucleador. Con el silenciamiento de FGD6 no se observaron diferencias en los niveles de fosforilación de Cofilina ni de LIMK1, ni en los niveles de Arp3 pero sí de Arp2 (sin cambios en su ARNm). La interferencia de FGD6 produjo además alteraciones morfológicas en las células y una disminución drástica en la marcación de actina filamentosa (F-actina), sin cambios en el contenido total de actina. Así, la hiperactividad de Rac1, la modificación de la estequiometria del complejo Arp2/3 y de la F-actina, podrían impactar en la regulación de la correcta función neuronal. Mutaciones en FGD6 se asocian con degeneración macular, autismo y epilepsia. El Neuroepitelio generado a partir de células pluripotentes inducidas de pacientes con Epilepsia Focal Autolimitada de la Infancia (SFEC) presentó una acumulación anómala de la proteína en el citoplasma y la membrana plasmática. Los fibroblastos de los pacientes presentaron el citoesqueleto de actina alterado, similar a lo descripto con el silenciamiento; recapitulando los hallazgos in vitro y acompañando la hipótesis de que FGD6 mutado en SFEC ha perdido/disminuido su función, afectando el citoesqueleto y perturbando la actividad neuronal, como se reportó previamente. En conclusión, la expresión de FGD6 se encuentra finamente regulada en las neuronas y su inhibición afecta vías intracelulares que impactan en el citoesqueleto de actina, pudiendo así alterar la función celular. Los resultados presentados en esta Tesis permiten comenzar a esclarecer el mecanismo por el cual FGD6 modula vías de señalización de Rac1, pudiendo ser de manera directa y/o indirecta, a través de factor(es) que interacciona(n) con los distintos componentes de las mismas. Finalmente, los resultados obtenidos ayudan a comprender la posible contribución de FGD6 a la fisiopatología de enfermedades neurológicas como la SFEC. In the Central Nervous System (CNS), essential biological processes in neurons, such as morphology and synaptogenesis, involve remodeling of the actin cytoskeleton. These cytoskeletal rearrangements are coordinated by Rho GTPases (RhoA, Rac1 and Cdc42) which act as switches cycling between active (GTP-bound) and inactive (GDP-bound) states mediated by GEFs and GAPs with specific location and activity. FGD6 belongs to a family of proteins with multidomain organization that may function as signaling scaffold between plasma membrane and the actin cytoskeleton. Although FGD6 is expressed in neurons, its function is not established and the association with Cdc42 and Rac1 was recently described. The aim of this thesis is to study the functional relevance of FGD6 and its potential role regulating neuronal cytoskeleton. Our hypothesis is that, in neurons, FGD6 would modulate the activity of key Rho GTPases for actin cytoskeleton reorganization and, therefore, processes such as differentiation, polarization and neuritogenesis. In silico studies of FGD6 tertiary structure determined that the N-terminal region is intrinsically disordered, most likely to interact with other ordered domains/proteins, and containing several phosphorylation sites. We observed a modulation of FGD6 expression during neuronal differentiation in vitro. FGD6 knockdown results in Rac1 basal activation, suggesting that FGD6 would negatively modulate this GTPase and, consequently, its downstream effector proteins. Rac1 activates a cascade of phospho/dephosphorylations that includes PAK, LIMK and Cofilin, which ends with the polymerization of actin monomers and the regulation of actin filament turnover. The ARP2/3 complex is essential for actin filament branching, being Arp2 and Arp3 subunits the main actors of the nucleator complex. In FGD6 knockdown conditions no differences were observed neither in Cofilin or LIMK1 phosphorylation nor in Arp3 levels. However, a decrease in FGD6 expression resulted in a significant reduction in Arp2 protein levels (without affecting its mRNA), along with changes in cell morphology and a decrease in F-actin staining, with no modification of total actin pool. Therefore, Rac1 hyperactivity, the imbalance of Arp2/3 complex stoichiometry and F-actin disassembly, could impact in proper neuronal function. FGD6 mutations are associated with macular degeneration, autism, and epilepsy. In Neuroepithelium generated with induced pluripotent cells from Self-limited Focal Epilepsy of Childhood (SFEC) patients, we observed an abnormal protein accumulation in the cytoplasm and the plasma membrane. Fibroblasts from these patients displayed an altered actin cytoskeleton, similar to FGD6 knockdown experiments; recapitulating in vitro observations and supporting the hypothesis that FGD6 mutation in SFEC may induce loss/decreased protein function, thus affecting cytoskeleton and impairing neuronal activity previously reported in these patients. In conclusion, FGD6 expression is tightly regulated in neurons and its inhibition affects intracellular pathways that impact on actin cytoskeleton, which may in turn hamper neuronal functions. The results presented in this Thesis contribute to shed some light on the mechanism by which FGD6 modulates Rac1 signaling pathways, directly and/or indirectly, through factor(s) that interact(s) with different components along the axis. Finally, the results described here contribute to understand FGD6 potential involvement in the pathophysiology of neurological diseases such as SFEC. Fil: Galván, Daniela Inés. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

[ES] Los modelos computacionales se han utilizado desde hace décadas para simular el comportamiento electrofisiológico de células excitables tales como las neuronas. Aunque generalmente se emplean lenguajes o entornos de programación tales como el Matlab o el C, el uso del entorno "Neuron" permite realizar simulaciones de redes de neuronas de una manera más eficiente. En este trabajo, se desarrollará un software en este entorno de programación para simular las conexiones sinápticas entre neuronas pertenecientes a la médula espinal dañadas y neuronas implantadas con el fin de reconectar las partes dañadas de la médula., [EN] Computational models have been used for decades to simulate the electrophysiological behavior of excitable cells such as neurons. Although programming languages such as Matlab or C are generally used, the use of the "Neuron" environment allows simulations of neural networks to be carried out more efficiently. In this work, software will be developed in this programming environment to simulate the synaptic connections between neurons belonging to the spinal cord wholly or partially severed and neurons implanted in order to reconnect the damaged parts of the cord.

[ES] En los modelos matemáticos comúnmente utilizados para simular el comportamiento eléctrico de las neuronas, raras veces se incluyen las bombas iónicas (como la bomba sodio-potasio), intercambiadores iónicos (como el intercambiador sodio-calcio) y los cotransportadores iónicos (por ejemplo, el cotransportador cloro-potasio) en las ecuaciones de las corrientes eléctricas transmembrana. En este trabajo se ha desarrollado un software de simulación en entorno Matlab que incluya estas corrientes en un modelo de una neurona y se ha estudiado su efecto en las variaciones dinámicas en las concentraciones de los electrolitos. Para llegar a este software se han fusionado dos modelos diferentes realizando distintos estudios de sensibilidad. Finalmente se han obtenido dos posibles modelos uno con buena dinámica y otro con correcta magnitud de las corrientes. Se ha alcanzado en ambos casos un buen ajuste de la bomba de calcio y del transportador sodio-calcio. En el caso del cotransportador de cloro-potasio, la bomba sodio-potasio y el cotransportador cloro-potasio-sodio, se requerirían datos experimentales para poder mejorar el ajuste., [EN] In the mathematical models commonly used to simulate the electrical behavior of neurons, ion pumps (such as the sodium-potassium pump), ion exchangers (such as the sodium-calcium exchanger), and ion cotransporters (such as the potassium-chloride cotransporter) are rarely included in the equations of the transmembrane electrical currents. This work aims to develop a simulation software package in Matlab that includes these currents in a model of a neuron and to study their effect on dynamic variations in electrolyte concentrations. In this work, a simulation software has been developed in Matlab which includes these currents in a model of a neuron, and also their effect on dynamic variations in electrolyte concentrations has been studied. This software is the result of merge two different models carrying out different sensitivity studies. Finally, two models have been obtained, one with good dynamics and the other with the correct magnitude of the currents. A good fit of the calcium pump and the sodium-calcium transporter has been achieved in both cases. In the case of the chlor-potassium cotransporter, the sodium-potassium pump, and the chlor-potassium-sodium cotransporter, experimental data is required to improve the fit., [CAT] Als models matemàtics comunament utilitzats per a simular el comportament elèctric de les neurones, poques vegades s'inclouen les bombes iòniques (com la bomba sodi-potassi), intercanviadors iònics (com l'intercanviador sodi-calci) i els cotransportadors iònics (per exemple, el cotransportador clor-potassi) a les equacions de les corrents elèctriques transmembrana. A aquest treball s'ha desenvolupat un software de simulació en un entorn Matlab que inclogui aquestes corrents en un model d'una neurona i s'ha estudiat el seu efecte a les variacions dinàmiques a les concentracions dels electròlits. Per arribar a aquest software s'han fusionat dos models diferents realitzant diferents estudis de sensibilitat. Finalment s'han obtingut dos possibles models, un amb bona dinàmica i un altre amb correcta magnitud de les corrents. S'ha arribat a ambdós dos casos a un fructífer ajustament de la bomba de calci i del transportador sodi-calci. En el cas del cotransportador de cloro-potassi, la bomba sodi-potassi i el cotransportador clor-potassi-sodi encara està per afinar, es requereixen dades experimentals per a poder millorar l'ajustament.

Sildenafil Citrate (SC) is a drug widely used by men, mainly for the treatment of erectile dysfunction. Many times the treatment has no medical follow-up, thus becoming a worrisome factor for the medical-scientific community. This study aimed to investigate the possible alterations of the chronic use of Sildenafil Citrate in the posterior hypothalamus of rats. Ten brains of male Wistar rats (Rattus norvegicus) were used. The animals were housed in boxes containing three animals, treated with commercial feed and water at will and kept in a 12 hour light-dark cycle, and divided into 2 groups: G1 - control group (no medication) and G2 - Sildenafil group (10 mg/kg). The results obtained show that there was a significant difference between the control group (25.43 ± 11.82) and the group treated with CS (20.65 ± 9.22), that is, in the CS group, neuronal density was 18.79% lower than in the control group. These data allow us to conclude that indiscriminate use of Sildenafil Citrate decreases the number of neuron cell bodies in the posterior hypothalamic area of the male rat brain. This neuronal loss may cause severe clinical changes in the systems in which the hypothalamus is involved. El Citrato de Sildenafil (SC) es un fármaco ampliamente utilizado por los hombres para el tratamiento, principalmente, contra la disfunción eréctil. Muchas veces el tratamiento no tiene seguimiento médico, convirtiéndose en un factor preocupante para la comunidad médico-científica. Este estudio tuvo como objetivo investigar las posibles alteraciones del uso crónico de Citrato de Sildenafil en el hipotálamo posterior de las ratas. Se utilizaron diez cerebros de ratas Wistar macho (Rattus norvegicus). Los animales fueron alojados en cajas que contenían tres animales, tratados con alimento comercial y agua a voluntad y mantenidos en un ciclo de luz y oscuridad de 12 horas y divididos en 2 grupos: G1 - grupo de control (sin medicación) y G2 - grupo de Sildenafil (10 mg/kg). Los resultados obtenidos muestran que hubo una diferencia significativa entre el grupo de control (25,43 ± 11,82) y el grupo tratado con CS (20,65 ± 9,22), es decir, en el grupo de CS, la densidad neuronal fue un 18,79% menor que en el grupo de control. Estos datos nos permiten concluir que, el uso indiscriminado de Citrato de Sildenafil disminuye el número de cuerpos celulares neuronales en el área hipotalámica posterior del cerebro de la rata macho. Esta pérdida neuronal puede provocar graves alteraciones clínicas en los sistemas en los que interviene el hipotálamo. O Citrato de Sildenafila (CS) é um fármaco amplamente utilizado por homens, para o tratamento, principalmente, contra disfunção erétil. Muitas vezes o tratamento não tem acompanhamento médico tornando-se assim um fator preocupante para a comunidade médico-científica. Este estudo teve como objetivo investigar as possíveis alterações do uso crônico de Citrato de Sildenafila no hipotálamo posterior de ratos. Foram utilizados 10 cérebros de ratos (Rattus norvegicus) machos da linhagem Wistar. Os animais foram alojados em caixas contendo três animais, tratados com ração comercial e água à vontade e mantidos em ciclo de 12 horas claro-escuro e, divididos em 2 grupos: G1 – grupo controle (sem medicação) e G2 – grupo Sildenafil (10 mg/kg). Os resultados obtidos mostram que houve uma diferença significativa do grupo controle (25,43 ± 11,82) em relação ao grupo tratado com CS (20,65 ± 9,22), ou seja, no grupo CS, a densidade neuronal foi 18,79% menor que no grupo controle. Estes dados permitem concluir que, o uso indiscriminado de Citrato de Sildenafila diminui o número de corpos celulares de neurônios na área hipotalâmica posterior do cérebro de ratos machos. Esta perda neuronal pode ocasionar alterações clínicas graves nos sistemas em que o hipotálamo está envolvido.

La presente investigación tuvo como objetivo principal predecir la insolvencia financiera en una PYME de la ciudad de Bucaramanga, a través de Redes Neuronales Artificiales. Para alcanzar lo anterior, se consideró como referente un modelo perceptrón multicapa el cual fue desarrollado teniendo en cuenta variables como los son indicadores financieros que hacen parte de la estructura operativa y financiera de la empresa , entre estos se destacan: activos líquidos, apalancamiento financiero, efectividad operativa, autonomía financiera, volumen del negocio. Los ratios financieros mencionados fueron utilizados como variables independientes, mientras que el estado de solvencia (solvente/no solvente) fue la variable independiente usada en el modelo propuesto. Una vez generado el modelo de RNA perceptrón multicapa, se encontró que en la PYME analizada las variables que mayor incidencia pueden tener en dado el caso de un posible estado de insolvencia financiera son: efectividad operativa(34,6%),apalancamiento financiero(22,4%),y autonomía financiera(20,4%).Para llegar a lo anterior, la RNA utilizó el 80% de la información proporcionada por la PYME para el proceso de entrenamiento, y un 20% para el proceso de prueba. The main objective of this research was to predict financial insolvency in a SME in the city of Bucaramanga, through Artificial Neural Networks. To achieve the above, a multilayer perceptron model was considered as a reference, which was developed taking into account variables such as financial indicators that are part of the company's operational and financial structure, among these are: liquid assets, financial leverage, operational effectiveness, financial autonomy, business volume. The mentioned financial ratios were used as independent variables, while the solvency status (solvent/non-solvent) was the independent variable used in the proposed model. Once the multilayer perceptron RNA model was generated, it was found that in the SME analyzed the variables that may have the greatest incidence in the case of a possible state of financial insolvency are: operational effectiveness (34.6%), financial leverage (22 .4%), and financial autonomy (20.4%). To achieve the above, the RNA used 80% of the information provided by the SME for the training process, and 20% for the testing process. Ingeniero Industrial http://www.ustabuca.edu.co/ustabmanga/presentacion Pregrado

[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 proteína mutante, con el objetivo de determinar si hay diferencias significativas. También se realizó una tinción con MitoTracker para estudiar posibles cambios en las mitocondrias, así como análisis de degeneración de neuritas para detectar procesos de muerte neuronal., [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] 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.

Post-transcriptional networks control multiple aspects of neuronal biology and their deregulation has been associated with human neurological disorders. This thesis focuses on regulation at the level of pre-mRNA splicing, particularly on a recently described programme of neural microexons implicated in autism. In the search for the evolutionary origins of this splicing programme we discovered neural microexons in non-vertebrate animals and a novel protein domain responsible for their regulation, the ‘enhancer of microexons’ or eMIC domain. This domain represents a neofunctionalization of an ancestral splicing factor that originated and was restricted to the neural system in bilaterian ancestors. We provide biochemical evidence for a role of the eMIC domain in 3’ splice site recognition, and profile the regulatory features associated with its mode of splicing regulation in the fruitfly Drosophila melanogaster. Ongoing experiments with loss- and gain-of-function flies for the eMIC domain are unravelling how the microexon programme evolved to control fundamental aspects of neuronal biology in animals. Las redes génicas post-transcripcionales controlan múltiples aspectos del funcionamiento de las neuronas y han sido asociadas a diversos trastornos neurológicos. En esta tesis estudiamos la regulación a nivel del splicing alternativo del ARN mensajero y en concreto, un programa génico de microexones neurales que puede verse afectado en pacientes con autismo. La búsqueda del origen evolutivo de esta red de splicing nos llevó a encontrar microexones neurales en animales invertebrados y un nuevo dominio proteico encargado de la regulación de microexones al que nombramos eMIC, por sus siglas en inglés. La aparición de este dominio se trata de un caso de neofuncionalización de un factor de splicing ancestral, que se originó y restringió al sistema nervioso en el ancestro común de los animales bilaterales. A su vez, aportamos evidencias bioquímicas del papel del dominio eMIC en el reconocimiento del sitio 3’ de splicing y una caracterización de los elementos reguladores involucrados en la regulación de exones alternativos por el dominio eMIC en la mosca de la fruta Drosophila melanogaster. Actualmente estamos realizando experimentos de pérdida y ganancia de función de este dominio en moscas encaminados a comprender cómo este programa de microexones evolucionó para controlar funciones neuronales esenciales de los animales.

La funció transcripcional de la proteïna d’unió als elements de resposta a l’AMP cíclic (CREB) és modulada per la família dels coactivadors transcripcionals regulats per CREB (CRTCs). Totes les isoformes de CRTC (CRTC1, CRTC2 i CRTC3) són presents al cervell, tot i que la seva expressió, regulació i funció específica en els diferents tipus cel·lulars del cervell encara són desconegudes. En aquesta tesi doctoral he investigat el patró d’expressió, els mecanismes de regulació i la funció transcripcional de les isoformes CRTC1 i CRTC2 en neurones i astròcits del còrtex cerebral de ratolí. Analitzant el cervell adult del model de ratolí Crtc2-LacZ reporter, demostro que CRTC2 s’expressa tant en neurones com en cèl·lules glials, incloent la micròglia i els astròcits. L’expressió de CRTC1 és elevada en neurones, mentre que CRTC2 es troba abundantment en astròcits. Els estudis realitzats amb tractaments farmacològics també indiquen una regulació diferencial de CRTC1 i CRTC2 en cultius neuronals i astrocitàris. En neurones, l’activitat sinàptica indueix la desfosforilació i activació de CRTC1 mitjançant la proteïna fosfatasa (PP) 2B/calcineurina, mentre que la desfosforilació de CRTC2 ve regulada per la PP1. En astròcits, la desfosforilació de CRTC1 també és modulada per la PP2B/calcineurina, però la desfosforilació de CRTC2 és independent de la PP2B/calcineurina, la PP1 i la PP2A. Després d’un increment en l’activitat neuronal, CRTC1 és desfosforilat i translocat a nucli, on interacciona amb CREB promovent la transcripció gènica. D’altra banda, encara que l’activitat neuronal també afavoreixi la translocació de CRTC2 a nucli, aquest no afecta la transcripció gènica dependent de CREB en neurones corticals. De fet, en ratolins knockout condicionals per Crtc2 (Crtc2 cKO), la deleció específica de CRTC2 en neurones no comporta alteracions fenotípiques. Contràriament, en astròcits, CRTC2 transloca a nucli on s’uneix específicament a la regió promotora de gens dependents de CREB per potenciar la transcripció gènica induïda per activitat. En conjunt, aquests resultats indiquen que les isoformes de CRTC presenten una expressió, uns mecanismes de regulació i una funció transcripcional diferencial en neurones i astròcits del còrtex cerebral. La función transcripcional de la proteína de unión a los elementos de respuesta a AMP cíclico (CREB) es modulada por la familia de coactivadores transcripcionales regulados por CREB (CRTCs). Todas las isoformas de CRTC (CRTC1, CRTC2 y CRTC3), están presentes en cerebro, aunque su expresión, regulación y función específica en los diferentes tipos celulares del cerebro son aún desconocidas. En esta tesis doctoral he investigado el patrón de expresión, los mecanismos de regulación y la función transcripcional de las isoformas CRTC1 y CRTC2 en neuronas y astrocitos del córtex cerebral de ratón. Analizando el cerebro adulto del modelo de ratón Crtc2-LacZ reportero, demuestro que CRTC2 se expresa tanto en neuronas como en células gliales, incluyendo la microglía y los astrocitos. La expresión de CRTC1 es elevada en neuronas, mientras que CRTC2 se encuentra abundantemente en astrocitos. Los estudios realizados con tratamientos farmacológicos también indican una regulación diferencial de CRTC1 y CRTC2 en cultivos neuronal y astrocitarios. En neuronas, la actividad sináptica induce la desfosforilación y activación de CRTC1 mediante la proteína fosfatasa (PP) 2B/calcineurina, mientras que la desfosforilación de CRTC2 viene regulada por la PP1. En astrocitos, la desfosforilación de CRTC1 también es modulada por la PP2B/calcineurina, aunque la desfosforilación de CRTC2 es independiente de la PP2B/calcineurina, la PP1 y la PP2A. Después de un incremento en la actividad neuronal, CRTC1 es desfosforilado y translocado a núcleo, donde interacciona con CREB promoviendo la transcripción génica. Por otro lado, aunque la actividad neuronal también favorece la translocación de CRTC2 a núcleo, éste no afecta la transcripción génica dependiente de CREB en neuronas corticales. De hecho, en ratones knockout condicionales por Crtc2 (Crtc2 cKO), la deleción específica de CRTC2 en neuronas no comporta alteraciones fenotípicas. Contrariamente, en astrocitos, CRTC2 transloca a núcleo donde se une específicamente a la región promotora de genes dependientes de CREB para potenciar su transcripción génica inducida por actividad. En conjunto, estos resultados indican que las isoformas de CRTC presentan una expresión, unos mecanismos de regulación y una función transcripcional diferencial en neuronas y astrocitos de la corteza cerebral. The transcriptional function of the cyclic adenosine monophosphate (cAMP)-response element binding protein (CREB) is modulated by the family of CREB regulated transcription coactivators (CRTCs). CRTC isoforms (CRTC1, CRTC2 and CRTC3) are present in the brain, but their specific expression, regulation and function in the distinct cell types of the brain remain largely unclear. In this doctoral thesis, I have investigated the expression pattern, regulatory mechanisms and transcriptional function of the CRTC1 and CRTC2 isoforms in neurons and astrocytes of the mouse cerebral cortex. Using novel Crtc2-LacZ reporter mice, I show that CRTC2 is expressed in the adult mouse brain in both neurons and glial cells, including microglia and astrocytes. CRTC1 is abundant in neurons, whereas CRTC2 is highly expressed in cultured astrocytes. Pharmacological analyses reveal differential regulation of CRTC1 and CRTC2 in cultured neurons and astrocytes. In neurons, synaptic activity induces CRTC1 dephosphorylation and activation through protein phosphatase (PP) 2B/calcineurin while CRTC2 dephosphorylation is mediated by PP1. In astrocytes, CRTC1 dephosphorylation is regulated by PP2B/calcineurin, whereas CRTC2 dephosphorylation is independent of PP2B/calcineurin, PP1 and PP2A activities. In agreement, CRTC1 is dephosphorylated upon neuronal activity and translocated to the nucleus where interacts with CREB to enhance gene transcription. CRTC2 is also translocated to the nucleus after neuronal stimulation without affecting CREB-mediated transcription in cortical neurons. In fact, neuronal CRTC2 deletion does not result in global phenotypic alterations in neuron-specific Crtc2 conditional knockout (cKO) mice. By contrast, CRTC2 is translocated to nucleus and recruited to specific CREB target gene promoters to mediate activity-induced transcription in astrocytes. These results indicate differential expression, regulatory mechanisms and transcriptional roles of CRTC isoforms in neurons and astrocytes of the cerebral cortex. Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Neurociències

Learning and memory formation are based on the mechanisms of synaptic plasticity. Synaptic plasticity modulates development and strengthening of new neuronal connections, or synapses, upon learning and is based on local protein synthesis next to activated neuronal spines. Thousands of mRNA species are transported from the soma of neuron to dendrites, in order to be translated on demand. The mechanisms of this mRNA transport remain poorly understood. Mutations of Fragile X-mental retardation protein (FMRP) cause a spectrum of mental retardation disorders. Among other functions, FMRP mediates signal-mediated mRNA transport and local translation in dendrites. In multiple attempts to understand how FMRP is implicated in mRNA transport, there were identified few motor protein candidates. Besides controversy in the literature, none of these motor proteins was demonstrated to bind directly and transport FMRP. In my PhD studies, I employed in vitro reconstitution assays, coupled to Total Internal Reflection (TIRF) microscopy, to test, which of the proposed candidate motors can transport FMRP along the microtubules and whether FMRP can co-transport mRNA molecules. In order to understand the biochemistry of FMRP-mediated mRNA transport, I have purified and tested motor proteins from three Kinesin subfamilies. In this PhD thesis, I am reporting that FMRP binds directly to and is transported by Kinesin-2 motor (KIF3A/C heterodimer), but not by the other tested motors. Mutational analysis of FMRP suggests that its C-terminal region plays the biggest role in Kinesin-2 binding, and that this interaction does not depend on the RGG box region, known to recognise the G-quadruplex structure of FMRP’s mRNA targets. These results suggest that mRNA and motor binding by FMRP are not mutually exclusive, and thus FMRP must be capable to mediate mRNA transport. I also show that KIF3A/C motor binds several mRNA targets, with and without G-quadruplex structure, and that G-quadruplex mRNA competes with FMRP for motor binding. These results raise many questions that I address in the Discussion part of the thesis. This work is the first of its kind, to my knowledge, to systematically test kinesin motor proteins for direct interaction with FMRP and to reconstruct an FMRP transport complex. I conclude that FMRP binds directly to the Kinesin-2 motor and that this complex moves processively along the microtubules. This complex is still missing its cargo, mRNA, which will be investigated beyond the scope of this PhD thesis. I analyse the speeds of used kinesin motors and compare them to the literature. In the end, I discuss possible reasons why FMRP was not binding the G-quadruplex mRNA in my experimental conditions and outline the caveats of in vitro reconstitution assays. El aprendizaje y la formación de la memoria se basan en los mecanismos de plasticidad sináptica. La plasticidad sináptica modula el desarrollo y el fortalecimiento de nuevas conexiones neuronales, o sinapsis, al aprender y se basa en la síntesis local de proteínas al lado de las espinas neuronales activadas. Miles de especies de ARNm son transportadas desde el soma de la neurona a las dendritas, para ser traducidas bajo demanda. Los mecanismos de este transporte de ARNm siguen siendo poco conocidos. Las mutaciones de la proteína Fragile X-mental Retardation (FMRP) causan un espectro de trastornos de retraso mental. Entre otras funciones, FMRP media el transporte de ARNm inducido por señal y la traducción local en las dendritas. En múltiples intentos de comprender cómo FMRP está implicada en el transporte de ARNm, se identificaron algunos candidatos de proteínas motoras. Además de la controversia en la bibliografía, no se demostró que ninguna de estas proteínas se uniera directamente y transportara FMRP. En mis estudios de doctorado, he utilizado ensayos de reconstitución in vitro, junto con la microscopía de reflexión interna total (TIRF), para probar cuál de los motores candidatos propuestos puede transportar FMRP a lo largo de los microtúbulos y si FMRP puede co-transportar moléculas de ARNm. Para comprender la bioquímica del transporte de ARNm mediado por FMRP, he purificado y probado proteínas motoras de tres subfamilias de kinesina. En esta tesis doctoral, presento que FMRP se une directamente y es transportada por el motor Kinesin-2 (heterodímero KIF3A/C), pero no por los otros motores probados. El análisis de mutaciones de FMRP sugiere que su región C-terminal juega el papel más importante en la unión con Kinesin-2, y que esta interacción no depende de la región de RGG box, conocida por identificar la estructura de G.quadruplexde de los ARNm diana de FMRP. Estos resultados sugieren que FMRP es capaz de unirse al motor y transportar ARNm simultáneamente. También muestro una observación de que el motor KIF3A/C se une a varios ARNms, con y sin estructura de G-quadruplex, y que el ARNm con G-quadruplex compite con FMRP por la interacción con la proteína motora. Estos resultados plantean muchas preguntas que abordo en la parte de Discusión de esta tesis. Este trabajo es el primero de su tipo, en mi conocimiento, para probar sistemáticamente la interaccion directa de FMRP con las proteínas motoras de kinesina y para reconstruir un complejo de transporte de FMRP. Concluyo que FMRP se une directamente al motor Kinesin-2 y que este complejo se mueve procesivamente a lo largo de los microtúbulos. A este complejo todavía le falta su carga, ARNm, que se investigará más allá del alcance de esta tesis doctoral. Analizo las velocidades de los motores de kinesina utilizados ​​y los comparo con la bibliografía. Al final, discuto las posibles razones de por qué FMRP no se estaba uniendo el ARNm de G-quadruplex en mis condiciones experimentales y describo los escollos en utiliza de los ensayos de reconstitución in vitro.

En el ensayo encontraremos las ventajas y desventajas del uso de la inteligencia artificial en el área de recursos humanos para los procesos de selección de personal, respondiendo la pregunta ¿un reclutador puede ser reemplazable por un robot? In the essay we will find the advantages and disadvantages of the use of artificial intelligence in the area of human resources for personnel selection processes, answering the question, does a recruiter can be replaceable by a robot? Pregrado Dans l'essai, nous trouverons les avantages et les inconvénients de l'utilisation de l'intelligence artificielle dans le domaine de ressources humaines pour les processus de sélection du personnel, en répondant à la question, recruteur peut être remplacée par un robot?

L’article retient quatre types de codes et d’intelligences, selon l’ordre historique de leur apparition : 1) les codes ADN, associés à l’intelligence génomique, 2) les codes neuraux, associés à l’intelligence sensori-motrice, 3) les codes linguistiques, associés à l’intelligence symbolique et enfin 4) les codes informatiques, associés à l’intelligence informatico-scientifique. Le texte présente schématiquement ces différents niveaux de codes et d’intelligences en s’intéressant aux effets en retour des niveaux supérieurs sur les niveaux antérieurs et en soulignant leurs rapports avec la tendance à l’externalisation des intelligences, qui trouve une expression remarquable dans la révolution informatique. Une grande spire de l’histoire du vivant semble en train de se boucler et une seconde initie son déploiement. Les frontières entre naturel, culturel et technique se brouillent. Les ingénieries bio- et neurologiques redessinent les étagements des intelligences du vivant. Ce retour du vivant sur lui-même bouscule nos ontologies et interpelle la division scientifique du travail. The article retains four types of codes and intelligences, according to their historical order of appearance: 1) DNA codes, associated with genomic intelligence, 2) neural codes, associated with sensory-motor intelligence, 3) linguistic codes, associated with symbolic intelligence, and finally 4) computer codes, associated with computer science intelligence. The article describes schematically, these different levels of codes and intelligences by focusing on the feedback effects of higher levels on previous levels and emphasizing their relation to the trend towards the externalization of intelligences, which finds a remarkable expression in the computer revolution. An important loop in the history of life seems to be closing and a second one is initiating its deployment. The boundaries between natural, cultural and technical are blurred. Biological and neurological engineering redesign the staging of the intelligences of life. This return of the living upon itself upsets our ontology and challenges the scientific division of labour. Códigos y inteligencias: externalización, realimentación y interferencia de las fronteras entre naturaleza y culturaEl artículo conserva cuatro tipos de códigos e inteligencias, de acuerdo con el orden histórico de su aparición: 1) códigos de ADN, asociados con la inteligencia genómica, 2) códigos neuronales, asociados con la inteligencia sensoriomotora, 3) códigos lingüísticos, asociados con la inteligencia simbólica, y finalmente 4) códigos de computadora, asociados con la inteligencia de la informática. El texto presenta esquemáticamente estos diferentes niveles de códigos e inteligencias al enfocarse en los efectos de retroalimentación de niveles más altos en niveles anteriores y enfatizar su relación con la tendencia hacia la externalización de inteligencias, que encuentra una expresión notable en el revolución informática. Un gran giro en la historia de la vida parece estar cerrando y un segundo inicia su despliegue. Los límites entre lo natural, lo cultural y lo técnico se difuminan. La ingeniería biológica y neurológica rediseña las puestas en escena de las inteligencias de la vida. Este retorno de la vida en sí mismo altera nuestras ontologías y desafía la división científica del trabajo.

Entenem com a Intel·ligència Artificial l'habilitat d'un programa o màquina d'entendre o pensar per si mateixa, utilitzant el seu entorn per aprendre i desenvolupar habilitats en base a la pràctica i experiència. Actualment, l'ús d'aquesta tecnologia, juntament amb Machine Learning i Deep Learning, ha obert un conjunt de possibilitats, inimaginables fa un temps, que poden oferir noves funcionalitats amb molt potencial. Aquest fet, impulsa a les empreses a la necessitat d'assolir els coneixements per poder millorar els seus serveis i desenvolupar nous productes que permetin aconseguir avantatge respecte als seus competidors. D'aquesta manera, una gran majoria de les grans empreses inverteixen una gran quantitat de diners en l'ús d'aquestes tecnologies i s'aprofiten d'aquest gran potencial. En aquest projecte es realitza una petita introducció al mon de les xarxes neuronals i Deep Learning realitzant un experiment de classificació de imatges on es reconeixen els dígits escrits a mà amb un molt bon percentatge d'encert. Per aconseguir-ho, s'utilitzen i es comparen diferents arquitectures de xarxa i altres propietats com funcions d'activació i d'agrupació. Entendemos como Inteligencia Artificial como la habilidad de un programa o máquina de entender o pensar por si misma, utilizando su entorno para aprender y desarrollar habilidades en base a la práctica y la experiencia. Actualmente, el uso de esta tecnología, juntamente con Machine Learning y Deep Learning, ha abierto un conjunto de posibilidades que pueden ofrecer nuevas funcionalidades con mucho potencial. Este hecho, impulsa a las empresas a la necesidad de conseguir los conocimientos para poder mejorar sus servicios y desarrollar nuevos productos que les permitan conseguir ventaja respecto a sus competidores. De esta manera, la gran mayoría de las empresas invierten una enorme cantidad de dinero en el uso de estas y se aprovechan de su potencial. En este proyecto se realiza una pequeña introducción al mundo de las redes neuronales y el Deep Learning realizando un experimento de clasificación de imágenes donde se reconocen los dígitos escritos a mano con un buen grado de acierto. Para conseguirlo, se utilizan y se comparan diferentes arquitecturas de red junto a otros conceptos como las funciones de activación y agrupación. We understand artificial intelligence as ability of a program or machine to understand or think for itself, using its environment to learn and develop skills based on practice and experience. Nowadays, the use of this technology, together with Machine Learning and Deep Learning, has opened up a set of possibilities, unimaginable some time ago, that can offer new functionalities with a very high potential. This fact drives companies to the need to get the knowledge to improve their services and develop new products that allow them to gain an advantage over their competitors. In this way, a large majority of big companies spend a big sum of money on the use of these technologies and take advantage of this great potential. In this project we make a small introduction to the world of neural networks and deep learning by doing an experiment of image classification where they recognize handwritten digits with a good percentage of success. To do this, different neural network architectures and other properties such as activation and grouping functions are used and compared.

Hoy en día, las Redes Neuronales Convolucionales son de vital importancia en Machine Learning cuando se trabaja con imágenes debido a su gran capacidad detectando objetos, reconociendo patrones en imágenes y demás. Sin embargo, al igual que el resto de modelos de Deep Learning, tienen un gran hándicap, que es su falta de interpretabilidad para un humano. Esto es por su estructura multicapa altamente no lineal. Y esta falta de transparencia limita su aplicación práctica a pesar de su gran rendimiento en numerosos problemas reales. Por tanto, el propósito de este trabajo es el de estudiar y analizar diferentes métodos y técnicas existentes para visualizar neuronas tanto de la última capa (las relativas a las decisiones) como de capas intermedias (para ver qué es lo que está aprendiendo la red) y llevar a cabo una comparativa de los métodos a través de diferentes imágenes y arquitecturas. De esta forma, podremos extraer conclusiones en un área de cada vez más relevancia. Nowadays, Convolutional Neural Networks are of paramount importance in Machine Learning when working with images due to their great performance detecting objects, recongnizing patterns in images and so on. However, like the rest of Deep Learning models, they have a significant disadvantage which is their lack of interpretability for the human being. This is because of their multilayer nonlinear structure. And that absence of transparency, limits their application in practice although they perform impressively well in a large amount of different problems. Thus, the purpose of this project is to study and analyze different existing methods and techniques for visualizing neurons, either the ones from the last layer (those related to decisions) or the ones from intermediate layers (to see what the network is learning) and then carry out a comparative study of the methods through different architectures and images. In this way, we can draw conclusions in an area of growing relevance. Graduado o Graduada en Ingeniería Informática por la Universidad Pública de Navarra Informatika Ingeniaritzako Graduatua Nafarroako Unibertsitate Publikoan

Between 1887 and 1897, Santiago Ramón y Cajal carried out a series of micrographic studies that would mark the debate about the structure and the physiology of the nervous system, establishing the theoretical framework for its study in the 20th century. The nature and meaning of the task undertaken by Cajal could not be fully weighed without a serious attempt to establish the pertinent links between such task, its antecedents and its contemporary context. To this end, the first and second sections address the scientific context in which, during the aforementioned period, Cajal elaborated the neuron doctrine and the dynamic polarization law, focusing on the convergent and divergent approaches of previous and contemporary researchers. The third section, on the other hand, is devoted to the discussion of the methodological framework of the formulation of the abovementioned contributions, avoiding recent attempts of historiographical controversy about its paternity and emphasizing that the core of Cajal’s legacy does not have to be sought in discussions of this nature, but in the wide body of observations he collected and, particularly, in the profusion of hypotheses he used in order to incardinate those contributions within the theoretical frameworks sanctioned in biological sciences., Entre 1887 y 1897 Santiago Ramón y Cajal realizó una serie de estudios micrográficos que jalonarían el debate acerca de la estructura y la fisiología del sistema nervioso al suministrar substrato empírico y guía heurística al marco teórico dentro del cual serían las mismas investigadas en lo sucesivo. El significado del trabajo realizado por Cajal en ese decenio no puede ponderarse sin un serio intento de establecer los pertinentes vínculos entre el mismo, sus antecedentes y su contexto contemporáneo. A tal fin, los apartados primero y segundo abordan el contexto científico en que Cajal elaborara en el periodo indicado la teoría neuronal y la ley de la polarización dinámica, prestando atención a planteamientos convergentes y divergentes de contemporáneos y antecesores. El tercero, por su parte, se dedica a la discusión del marco metodológico de la formulación de las señaladas aportaciones, soslayando recientes conatos de polémica historiográfica en torno a la paternidad de las mismas e incidiendo en que el núcleo del legado de Cajal no ha de buscarse en discusiones de esta naturaleza, sino en el amplio cuerpo de observaciones que recogiera y, muy particularmente, en la profusión de hipótesis mediante las cuales tratara de incardinarlo cabalmente en los marcos teóricos sancionados en ciencias biológicas.

Between 1887 and 1897, Santiago Ramón y Cajal carried out a series of micrographic studies that would mark the debate about the structure and the physiology of the nervous system, establishing the theoretical framework for its study in the 20th century. The nature and meaning of the task undertaken by Cajal could not be fully weighed without a serious attempt to establish the pertinent links between such task, its antecedents and its contemporary context. To this end, the first and second sections address the scientific context in which, during the aforementioned period, Cajal elaborated the neuron doctrine and the dynamic polarization law, focusing on the convergent and divergent approaches of previous and contemporary researchers. The third section, on the other hand, is devoted to the discussion of the methodological framework of the formulation of the abovementioned contributions, avoiding recent attempts of historiographical controversy about its paternity and emphasizing that the core of Cajal’s legacy does not have to be sought in discussions of this nature, but in the wide body of observations he collected and, particularly, in the profusion of hypotheses he used in order to incardinate those contributions within the theoretical frameworks sanctioned in biological sciences. Entre 1887 y 1897 Santiago Ramón y Cajal realizó una serie de estudios micrográficos que jalonarían el debate acerca de la estructura y la fisiología del sistema nervioso al suministrar substrato empírico y guía heurística al marco teórico dentro del cual serían las mismas investigadas en lo sucesivo. El significado del trabajo realizado por Cajal en ese decenio no puede ponderarse sin un serio intento de establecer los pertinentes vínculos entre el mismo, sus antecedentes y su contexto contemporáneo. A tal fin, los apartados primero y segundo abordan el contexto científico en que Cajal elaborara en el periodo indicado la teoría neuronal y la ley de la polarización dinámica, prestando atención a planteamientos convergentes y divergentes de contemporáneos y antecesores. El tercero, por su parte, se dedica a la discusión del marco metodológico de la formulación de las señaladas aportaciones, soslayando recientes conatos de polémica historiográfica en torno a la paternidad de las mismas e incidiendo en que el núcleo del legado de Cajal no ha de buscarse en discusiones de esta naturaleza, sino en el amplio cuerpo de observaciones que recogiera y, muy particularmente, en la profusión de hipótesis mediante las cuales tratara de incardinarlo cabalmente en los marcos teóricos sancionados en ciencias biológicas.

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.

Este proyecto es una herramienta que tiene como objetivo principal conseguir una aplicación local de algoritmos de detección de un solo iluminante con la intención de detectar múltiples iluminantes en una misma imagen donde la luz de la escena es una mezcla de luces que provienen de orígenes distintos, como por ejemplo una habitación iluminada por una bombilla y a la vez por luz proveniente de la calle que entra por la ventana. Para la aplicación local de los algoritmos de un solo iluminante el proyecto presenta dos metodologías distintas. El proyecto base que se usa para hacer pruebas de dichas metodologías para la detección de múltiples iluminantes usa dos funciones Gaussianas que son conocidas dentro de la comunidad científica por emular el comportamiento de las neuronas encontradas en las capas V1 y V4 del sistema visual humano. Aparte de las dos metodologías para la detección de múltiples iluminantes, este proyecto presenta 3 metodologías distintas para la corección de imagen y propone una mejora para el proyecto base que ayuda a corregir la pérdida de brillo que había tras corregir la iluminación de la imagen tratada. This Project is a tool intended for the local application of single illuminant detection algorithm with the goal to detect multiple illuminants in the same image in which the light comes from different sources, like for instance a room i illuminated at the same time by a light bulb and also light coming from the outside through a window. This Project features two different methods to approach the local application of single illuminant detection algorithms. The project provided to test said methods in order to get multiple illuminant detections is based on two Gaussian functions which are known to fit the behaviour of neurons found in the V1 and V4 layers of the human visual system. Besides the two methods to get multiple illuminant detections the project also features three illuminant correction methods and it has a proposal to improve the provided project, which had a loss in the brightness of the final colour constant image after the illuminant correction was applied. Aquest projecte és una eina que té com a objectiu aconseguir una aplicació local d'algoritmes de detecció d'un sol il·luminant amb la intenció de detectar múltiples il·luminants en una mateixa imatge on la llum de l'escena és una barreja que prové d'orígens diferents, com per exemple una habitació il·luminada per una bombeta i a la vegada per llum provinent del carrer que entra per una finestra. Per a l'aplicació local dels algoritmes d'un sol il·luminant el projecte planteja dues metodologies diferents. El projecte base que es fa servir per fer les proves d'aquestes metodologies per a la detecció de múltiples il·luminants fa servir dues funcions Gaussianes que són conegudes dins de la comunitat científica per emular el comportament de les neuronas que estroben en les capes V1 i V4 del sistema visual humà. Apart de les metodologies per a la detecció de múltiples il·luminants, aquest projecte també presenta tres metodologies de correcció d'imatge diferents i porposa una millora del projecte base que ajuda a mantenir la intensitat de la llum després d'aplicar la correcció sobre la imatge a tractar.

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.

During the last century the nervous system has been mainly studied from a reductionistic approach, based on the hypothesis that understanding in depth single neurons or limited neuronal populations would lead to general conclusions on brain function. However, to what extent anatomical details of single neurons can affect the wiring of the networks they form is a largely overlooked question. Intellectual disability provides an excellent opportunity to explore the relevance of fine structural details, because many disorders show specific architectural alterations that correlate with cognitive performance. In this Thesis, I aimed to study how the network topology of neuronal circuits is affected by dendritic architectural features in a mouse model of intellectual disability, namely Down's syndrome, and upon the rewiring effect of pro-cognitive treatment. I did so from three points of view: 1. The exploration of a 2D minimal computational model of cortical layer II/III parameterized by experimental data on dendritic tree architecture of healthy mice and two Down syndrome mouse models 2. The study of within-region morphological variations of hippocampal CA1 pyramidal neurons and their dependency of spatial embedding and cellularity in healthy mice and a Down syndrome mouse model. 3. The development of an experimental and computational framework for whole brain multiscale assessment and reconstruction. My work revealed that the dendritic tree architecture and the distribution of synaptic contacts have significant implications on how optimal single neurons are for information processing efficiency and storage capacity, and that those single-neuron features permeate to the network level, determining the computational capacities of neural ensembles. Also, I found position-dependent neuromorphological inhomogeneities in CA1 pyramids along with variations of neuronal cell density, suggesting that intrinsic properties of CA1 can vary across its extension. Those inhomogeneities were different in healthy and TgDyrk1A mice, possibly affecting emergent functional aspects. In my Thesis I faced challenges to bridge structure and function and to study morphological inhomogeneities at different scale (single cell and cell population). To solve xii those challenges, I developed computational methods for 3D mapping cellular population and dendritic density and assessed their validity. I also developed a computational modeling framework that allows the instantiation of multi-scale biologically realistic networks. Finally, I optimized the CLARITY whole-brain clearing technique and developed a pipeline to apply our population-based analysis and multi-scale modeling methods to the structural interrogation of whole brains, and to study the implications of the neuronal morphospace on the topology of neuronal circuitry. Durant l’últim segle, el sistema nerviós s’ha estudiat des d’un punt de vista reduccionista, basant-se en la hipòtesi que entendre en profunditat neurones individuals o fraccions petites de poblacions neuronals portaria a conclusions generals sobre la funció del cervell. De totes maneres, fins a quin punt detalls anatòmics de neurones individuals poden afectar la connectivitat de les xarxes que formen, és una qüestió que en gran part s’ha passat per alt. Les discapacitats intel·lectuals proporcionen una oportunitat excel·lent per explorar la rellevància de detalls estructurals, perquè molts trastorns cognitius mostren alteracions arquitectòniques específiques que correlacionen amb habilitats cognitives. En aquesta Tesi, pretenia estudiar com la topologia dels circuits neuronals és afectada per característiques arquitectòniques en un model murí de discapacitat intel·lectual, en concret de síndrome de Down, i per tractaments pro-cognitius amb efectes de remodel·lació de la xarxa. Ho he fet des de tres punts de vista: 1. L’exploració d’un model computacional 2D mínim de la capa cortical II/III parametritzat amb dades experimentals d’arquitectura dendrítica ens els nostres models de síndrome de Down. 2. L’estudi de neurones individuals, la seva diversitat i propietats morfològiques d’escala mesoscòpica en el model murí TgDyrk1A de síndrome de Down. 3. El desenvolupament d’un marc experimental i computacional per a l’estudi del problema des d’una perspectiva multi-escala. La meva feina ha mostrat que l’arquitectura dendrítica i la distribució de contactes sinàptics tenen implicacions significatives en l’optimalitat de neurones individuals per a l’eficiència en el processat d’informació i per a la capacitat d’emmagatzemar memòries, i que aquestes dues quantitats permeen al nivell de xarxa, determinant les capacitats computacionals de conjunts de neurones. També, he trobat variacions neuromorfològiques a CA1 dependents de la posició en neurones piramidals, acompanyades per variacions en densitat cel·lular, apuntat que propietats intrínseques de CA1 poden variar al llarg de la seva extensió. Aquestes inhomogeneitats eren diferents en ratolins sans i TgDyrk1A, possiblement tenint efectes en aspectes funcionals emergents concrets. xiv En la meva Tesi he afrontat reptes en lligar estructura i funció i en l’estudi de les inhomogeneïtats morfològiques en múltiples escales (de cèl·lula individual i de poblacions). Per a assolir aquests reptes, he desenvolupat mètodes computacionals per al mapejat 3D de poblacions cel·lulars i de densitats dendrítiques i he avaluat la seva validesa. També he desenvolupat un marc de modelització que permet l’instanciació multi-escala de xarxes neuronals biològicament realistes. Finalment, he optimitzat la tècnica de clarejat de cervell sencer CLARITY i he desenvolupat un pipeline per a aplicar les nostres eines d’anàlisi de poblacions i els mètodes multi-escala de model·lizatió per a l’anàlisi estructural de cervells sencers, i per a l’estudi de les implicacions del morfoespai neuronal en la topologia de la circuiteria neuronal.

[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.

Asesor Externo: M.Sc. José Erre Mención Sonido En la constante búsqueda de fortalecer el instinto artístico que domina la creación audiovisual, es momento de expandir los horizontes y dar paso a la incursión de la neurociencia. Si se establece una jerarquía de las actividades cerebrales, debe ubicarse en primer lugar la regulación de las funciones básicas del organismo, en segundo lugar todo lo referente al movimiento, y en tercer lugar la transducción de estímulos externos a señales electroquímicas que da lugar a procesos cognitivos superiores. Dichos procesos son el punto de partida de esta investigación, en la que se intenta proponer un minucioso estudio del proceso cognitivo de la audición que pueda asociarse de forma comprobable con la concepción del diseño sonoro en producciones audiovisuales. In the constant pursuit of knowledge and practices that strengthen the artistic flair in audiovisual creations, it is time to expand the horizons and give way to the findings of neuroscience. If a hierarchy were to be set up for brain activities, the regulation of basic bodily functions would come first, secondly all that is related to movement, and thirdly the transduction of external stimuli into electrochemical signals that results in higher cognitive processes. Such processes are the starting point of this research that pretends to offer a thorough study of the cognitive process of hearing that might be associated in a verifiable way to sound design in audiovisual productions. 1-79 gabrielas@ula.ve Licenciada en Medios Audiovisuales

Entidades tales como la enfermedad de Parkinson (EP) y enfermedad de Alzheimer (EA) constituyen las dos primeras patologías degenerativas del Sistema Nervioso Central en frecuencia, y por tanto se posicionan como un constante de la consulta especializada de Neurología. En los últimos años se han realizado esfuerzos para determinar los factores tanto genéticos como ambientales que pueden llevar al estado patológico. Asimismo, los trastornos del desarrollo del sistema nervioso central son un constante en la clínica. Ambos grupos de patologías al parecer confluyen en una vía común que está muy relacionada con la señalización dependiente de los lípidos, que incluyen la inducción de la muerte por el esfingolípido ceramida, un producto del metabolismo de lípidos de membrana y las alteraciones generadas por los diferentes alelos de la Apolipoproteína E (APOE). Se conoce bien que la presencia del Alelo E4 de la APOE genera un riesgo elevado de padecer EA, aunque la fisiopatología y las vías moleculares implicadas en este proceso de muerte neuronal facilitada, permanecen desconocidas. El objetivo general de este proyecto es contribuir al esclarecimiento del papel de la proteína APOE y sus receptores en el balance muerte/supervivencia celular, así como su rol en la diferenciación, estudiando sus efectos en un modelo celular neuronal. Inicialmente se decidió caracterizar ciertos aspectos de la diferenciación de las células como el nivel de expresión de algunos receptores de APOE y como se correlaciona esta expresión con la generación de árboles dendríticos. Se usaron dos líneas celulares: Células CAD (Mesencefálicas, Murinas) y SH-SY5Y (Neuroblastoma, Humanas). En estudios previos se ha determinado que la diferenciación total de las células CAD se alcanza al cuarto día de cultivo en las condiciones apropiadas. Los análisis de Western Blot determinaron que el receptor de lipoproteínas de baja densidad (LDLR) se expresa en células CAD diferenciadas y no diferenciadas, mas no en células SH-SY5Y. Además, la expresión de dicho receptor en células CAD aumenta con respecto a la diferenciación, alcanzando una expresión 2.5 veces superior comparada con el control indiferenciado. De manera contraria, el Receptor de Apolipoproteína E 2 (APOER2) y el Receptor de Lipoproteínas de Muy Baja Densidad (VLDLR) no parecen expresarse en estas líneas celulares. Estos datos fueron confirmados mediante inmunofluorescencia. Se observa la clara expresión de LDLR en células CAD diferenciadas e indiferenciadas mas no se observa fluorescencia para las proteínas APOER2 y VLDLR. Se realizó un análisis morfométrico de las células CAD durante los cuatro días de diferenciación que incluyó tres variables: longitud dendrítica promedio, promedio del número de procesos primarios y promedio de procesos totales. La medición neuronal se realizó usando el Software Neuronmetrics, que permite analizar la longitud y arborización dendrítica de varias neuronas a la vez de manera semi-automática. Posteriormente, se analizó el efecto de las diferentes isoformas de la APOE sobre las células CAD. Usando un marcador de actividad mitocondrial como el ensayo MTT se determinó que la exposición de las células CAD a una dosis de 10 ug/ml de APOE E3 y E4 aumenta el metabolismo mitocondrial de este sustrato hasta en un 50% a las 48 horas de tratamiento. Por el contrario, la exposición a APOE E2 reduce la actividad mitocondrial entre un 40 y 50%. Estos efectos no fueron observados en células SH-SY5Y, probablemente debido a la ausencia del receptor. Para confirmar si este fenómeno era explicado por muerte celular o división celular, se realizó la medición de la liberación de Lactato Deshidrogenasa (LDH) al medio de cultivo. No se encontraron diferencias significativas en esta prueba cuando se compararon los valores entre tratamientos con las variantes de APOE o el control, lo que excluye la muerte o la división celular como un evento que explique las diferencias en el metabolismo del MTT. Otro de los objetivos era determinar qué efecto tendrían las diferentes isoformas de APOE en un contexto neurotóxico. Para esto, las células fueron expuestas a las isoformas de APOE en las condiciones arriba mencionadas, y adicionalmente fueron tratadas con C2-ceramida, un lípido ampliamente conocido por generar apoptosis en ambas líneas celulares. El pretratamiento con la isoforma APOE E2 al parecer ejerce un leve efecto protector contra la C2-ceramida en células CAD, el cual no está presente cuando se usan las isoformas E3 y E4. No se observó ninguna protección o muerte adicional en células SH-SY5Y con ninguna de las isoformas. Por último, se realizó una medición de la activación de la vía PI3K/Akt tomando como indicador la fosforilación de la proteína AKT en el residuo Ser473 cuando las células se exponían a las diferentes isoformas de APOE. Dicho experimento reveló una sobre-activación de la vía cuando se tratan las células con APOE E4, y de manera contraria, se reduce la activación cuando el tratamiento se realiza con APOE2; resultados que se correlacionan con lo observado en los ensayos de MTT. Como conclusión, observamos que las isoformas de APOE tienen un efecto diferencial sobre la mitocondria a corto plazo. Este efecto es coincidente y se correlaciona con la activación de la vía PI3K/Akt. El entendimiento de la fisiología de las isoformas de APOE podría usarse con fines terapéuticos contra enfermedades neurodegenerativas. / Abstract. Diseases such as Parkinson’s diseases (PD) and Alzheimer’s disease are the top two degenerative pathologies of the central nervous system, so they figure as constant consultation in the specialized neurological services. In the last years, a lot of efforts have been focused in determining the genetic and environmental factors that could lead to the pathologic state. Developmental disorders of the central nervous system are also constant cause of consultation in the clinic. Both groups of disorders seem to converge in a common pathway that is closely related to the lipid-dependent signaling, that includes neuronal death induced by the sphingolipid Ceramide, a product of the metabolism of membrane lipids and the alterations generated by the different alleles of the Apolipoprotein E (APOE). Is well known that the presence of the allele E4 of the APOE is a high risk factor for EA, although the pathophysiology and the molecular pathways involved in this process and in particular how it facilitates neuronal death remains unclear. The general objective of this project is to clarify the role of the APOE and its receptors in the neuronal death/survival balance and its function in neuronal differentiation in two neuronal cell models. Initially, we decided to characterize certain aspects of the differentiation of the cells, as the level of expression of some APOE receptors and the correlation of their expression with the generation of dendritic trees. Two cell lines were used: CAD cells (Mesencephalic, Murine) and SH-SY5Y cells (Neuroblastoma, Human). Previous studies have determined that the total differentiation of CAD cells is reached at day fourth of culture in the appropriate conditions. Western blot analyses determined that Low-Density Lipoprotein Receptor (LDLR) is expressed in differentiated and undifferentiated CAD cells, but is not expressed in SH-SY5Y cells. In addition, the expression of LDLR in CAD cells increases along with the differentiation process, reaching a 2.5 fold expression compared with undifferentiated control. Conversely, the Apolipoprotein E Receptor 2 (APOER2) and Very Low-Density Lipoprotein Receptor (VLDLR) seem to be not expressed in both cell lines. These data were confirmed using immunofluorescence. Clear expression of LDLR is observed in differentiated and undifferentiated CAD cells, but no fluorescence is observed for the APOER2 and VLDLR proteins. A morphometric analysis of the CAD cells along the four days of differentiation was performed and included three variables: average of dendritic length, average of the number of primary processes and average of number of total processes. The neuronal measurement was performed using Neuronmetrics Software that allows the analysis of length and dendritic branching of several neurons at the same time in a semi-automatic fashion. The effect of the different APOE isoforms on the CAD cells was analyzed. Using a mitochondrial activity marker such as the MTT assay we determined that the exposure of CAD cells to 10 ug/mL dose of APOE E3 and E4 increases mitochondrial metabolism up to 50% after 48 hours of treatment. On the contrary, treatment with APOE E2 reduces the mitochondrial activity 40–50 %. These effects were not observed in SH-SY5Y, probably because they lack the receptor. In order to confirm if these phenomena is explained by cell death or cell division, we measurement of free Lactate-Dehydrogenase (LDH) in the culture medium. There were no significant differences among different treatments with various APOE isoforms or with the control, which excludes these two processes as the explanation for the differences observed in the MTT assay. Another objective was to determine the effect of the different isoforms of APOE in a neurotoxic context. For this, the CAD cells were exposed to the isoforms of APOE and then treated with C2-ceramide, a lipid widely known for causing apoptosis in both cell lines. Pre-treatment with isoform APOE E2 seems to be protective against C2-ceramide, while neither E3 nor E4 variants showed any protection. We did not observe any protection or additional death in SH-SY5Y with any APOE isoform. Finally, we performed a measurement of the activation of the PI3K/Akt pathway using the phosphorylation of Akt protein in the Ser 473 residue as an activation marker upon exposure to different isoforms of APOE. Results showed over-activation of this pathway when cells were treated with APOE E4, while activation of Akt is reduced when treatment with APOE E2; results that are correlated with the observations of the MTT assays. In conclusion, APOE isoforms had a differential effect on the mitochondria metabolism in a short term, an effect that is correlated to activation of the PI3K/Akt pathway. The understanding of the physiology of the isoforms of APOE could be used with therapeutic goals for the treatment of neurodegenerative diseases. Maestría

El receptor ionotrópico de glutamato activado por N-metil-D-aspartato (iGluR-NMDA) es un complejo macromolecular heteromultimérico constituido por entre 3 y 5 subunidades de tres diferentes tipos, a saber: NR1, NR2A-D y NR3A y B. Se ha demostrado su participación activa en prácticamente todos los procesos fisiológicos, patológicos e intermediarios de efectos farmacológicos que ocurren en las células de tejidos excitables, inclusive se ha reportado su presencia en otros tejidos no excitables. En el sistema nervioso central (SNC) participa en los procesos de aprendizaje, memoria, plasticidad, diferenciación, migración de la célula neural y apoptosis. Además, en los eventos de índole farmacológica se ha demostrado su intervención en excitotoxicidad, drogadicción y alcoholismo. Surge entonces la pregunta de cómo un mismo complejo macromolecular puede participar en tantos y tan diversos procesos. La revisión de literatura en la que se demuestra la interacción del iGluR-NMDA con proteínas de señalización, soporte, adaptadoras, moduladoras, de adhesión celular, de citoesqueleto y enzimas reporta un conjunto de más de 160 moléculas que participan en las cascadas que generan las señales a diferentes niveles de interacción y con diferentes sustratos. En este artículo se presenta un modelo predictivo estructural y funcional que permite distinguir, por lo menos, tres rutas diferenciadas de señalización. The ionotropic glutamate receptor activated by N-methyl-D-aspartate (iGluR-NMDA) is a multiheteromeric complex constituted from by three to five subunits belonging to by three different kinds of subunits known as NR1, NR2AD y NR3A y B. It is well established the participation of iGluR-NMDA complexes in a broad range of physiological, pathological, and as intermediary in pharmacological processes of neural systems. In the CNS, iGluR-NMDA participates in learning, memory, plasticity, neural differentiation, neural migration, and apoptosis, among others. In addition, from the pharmacological point of view the iGluR-NMDA is playing a role in excitotoxicity, drugs-addiction and other dependences. How the same complex can participate in a significant broad group of neural activities is a valid question after a literature review. A carefully analysis shows that iGluR-NMDA interacts, at some level, with a big number of intracellular proteins belonging to signaling proteins family, support proteins, modulator proteins, cytoskeleton, and enzymes, resulting in interactions with more than a 160 proteins, at different interaction levels and acting with intracellular proteins. In this work we report a proposal for a model of differential signaling cascade pathways generated by the iGluR-NMDA gating. The model shows at least the possibility of three different signaling pathways.

Aquesta tesi demostra que el peroxinitrit produït com a conseqüència del pèptid beta-amiloide (A) contribueix l'augment de la relació A42/A40 que ocorre a la malaltia d'Alzheimer. L'A42 contribueix a l'aparició de la malaltia degut a la seva major toxicitat (quan es compara amb l'A40) que resulta d'una gran estabilitat i capacitat agregativa. A més el peroxinitrit incrementa la toxicitat d'aquest degut a què potencia la seva agregació en forma d'oligomers altament tòxics. De fet els oligomers formats de nitro-A42 presenten una major toxicitat que aquells formats de A42 . En conjunt aquest resultats senyalen l'important paper que l'A42 té en la malaltia d'Alzheimer. Per altra banda, des de la identificació dels agregats d'A i la subseqüent formació dels cabdells neurofibrilars (NFT) com a els dos trets distintius de la malaltia, un gran esforç s'ha dedicat a establir els mecanismes moleculars que uneixen ambdós processos. Aquesta tesi demostra que el peroxinitrit format a partir de l'agregació de d'Ai la conseqüent nitrotirosinació de proteïnes, potencia l'agregació de la proteïna tau en forma de fibres. D'aquesta forma, la nitrotirosinació de la proteïna triosafosfat isomerasa (TPI) podria ser el vincle entre la toxicitat derivada del agregats d'Ai la patologia derivada de la proteïna tau. Per tant, la nitrotirosinació de la TPI podria explicar la progressió temporal que ocorre als cervells de pacients amb la malaltia d'Alzheimer des de la toxicitat induïda per l'Ai l'aparició dels NFT. Els resultats presentats en aquesta tesi podrien obrir nous aspectes en la recerca de la malaltia d'Alzheimer així com en altres malalties que cursin amb estrès oxidatiu i plegament erroni de proteïnes., This thesis demonstrates that amyloid ß-peptide (Aß)-induced peroxynitrite contributes to the switch of the Aβ42/Aβ40 ratio that occurs in Alzheimer's disease (AD). Since Aβ42 is more toxic due to its higher aggregation and stability, it contributes to the trigger of the disease. In addition the aggregation of Aβ42 in form of the highly toxic oligomers is incremented by the presence of peroxynitrite. Moreover, these nitro-Aß42 oligomers are more toxic than those non-nitrated. All these results support the important role of peroxynitrite in AD etiology. Furthermore, since the identification of Aß accumulation and the subsequent formation of neurofibrillary tangles (NFT) as the two defining pathological hallmarks of AD, a fair amount of research on AD has been driven by the need to find the molecular mechanism linking Aß and NFT. This thesis shows the Aß-induced peroxynitrite, and the consequent nitrotyrosination of proteins, promotes tau fibrillization. Thus triosephosphate isomerase (TPI) nitrotyrosination could be the link between Aß-induced toxicity and tau pathology. Therefore, TPI nitrotyrosination may explain the temporal progression from Aß toxicity to NFT formation in AD brain. The work presented in this thesis could open a novel angle in the research of the pathophysiology of AD and could also have an impact to the research in other neurodegenerative diseases involving oxidative stress and protein misfolding.

Las reacciones anapleróticas son un mecanismo metabólico esencial para la continuidad postnatal del desarrollo cerebral, contribuyendo en procesos que requieren sustratos sintetizados a partir de intermediarios del ciclo de Krebs; sin embargo, se desconoce su papel en el neonato durante la prelactancia. Objetivo. Estimar la capacidad anaplerótica de neuronas y astrocitos crecidos in vitro. Materiales y métodos. Se midió el efecto del 3-nitropropionato (3-NPA)(2 mM), un inhibidor de Succinato Deshidrogenasa (SDH) sobre el metabolismo oxidativo y lipogénico de 14C derivados de acetato y lactato en concentraciones perinatales. Resultados. A pesar de la presencia del 3-NPA, se mantuvieron las velocidades de oxidación del lactato en neuronas y astrocitos en un 40 y 73% respectivamente y la lipogénesis en un 53 y 52% respectivamente. Con el acetato, la oxidación en neuronas y astrocitos se mantuvo en un 15 y 63% respectivamente, en tanto que la lipogénesis se mantuvo en astrocitos y aumentó en neuronas en un 174% (p

Las redes neuronales artificiales han sido ampliamente utilizadas para resolver problemas de diagnosis médica, reconocimiento de voz, predicción de índices bursatiles, etc. A pesar de ello, presentan como claros inconvenientes el elevado tiempo de cálculo necesario y la convergencia a mínimos locales. Este artículo analiza un novedoso, rápido y eficiente método para el entrenamiento de redes tipo “feed-forward” conocido como Extreme Learning Machine. Este trabajo está parcialmente financiado por el MEC a través del proyecto TEC2006-13338/TCM.

Aquesta tesi tracta d'algoritmes i fenòmens complexos en xarxes.En la primera part s'estudia un model de neurones estocàstiques inter-comunicades mitjançant potencials d'acció. Proposem una tècnica de modelització a escala mesoscòpica i estudiem una transició de fase en un acoblament crític entre les neurones. Derivem una regla de plasticitat sinàptica local que fa que la xarxa s'auto-organitzi en el punt crític.Seguidament tractem el problema d'inferència aproximada en xarxes probabilístiques mitjançant un algorisme que corregeix la solució obtinguda via belief propagation en grafs cíclics basada en una expansió en sèries. Afegint termes de correcció que corresponen a cicles generals en la xarxa, s'obté el resultat exacte. Introduïm i analitzem numèricament una manera de truncar aquesta sèrie.Finalment analizem la interacció social en una comunitat d'Internet caracteritzant l'estructura de la xarxa d'usuaris, els fluxes de discussió en forma de comentaris i els patrons de temps de reacció davant una nova notícia., This thesis is about algorithms and complex phenomena in networks.In the first part we study a network model of stochastic spiking neurons. We propose a modelling technique based on a mesoscopic description level and show the presence of a phase transition around a critical coupling strength. We derive a local plasticity which drives the network towards the critical point.We then deal with approximate inference in probabilistic networks. We develop an algorithm which corrects the belief propagation solution for loopy graphs based on a loop series expansion. By adding correction terms, one for each "generalized loop" in the network, the exact result is recovered. We introduce and analyze numerically a particular way of truncating the series.Finally, we analyze the social interaction of an Internet community by characterizing the structure of the network of users, their discussion threads and the temporal patterns of reaction times to a new post.

La existencia de un receptor específico para la albúmina en el cerebro, responsable de la elevada concentración de la albúmina en el cerebro durante los primeros días de vida posnatal y cuya expresión se encuentre regulada durante el desarrollo, se ha postulado durante décadas. Sin embargo, se desconocía todavía la naturaleza del receptor, así como el tipo de endocitosis empleada para la internalización de la albúmina en los astrocitos. En este trabajo, hemos observado que la megalina, la caveolina-1 y la caveolina-2, pero no la clatrina, colocalizan con la albúmina en la membrana plasmática. Además, dado que el silenciamiento de la megalina, de la caveolina-1 y de la caveolina-2, pero no el de la clatrina, reducen la capacidad de la albúmina para unirse a la membrana e internalizarse, se puede concluir que la megalina es el receptor de la albúmina en los astrocitos y que la endocitosis de la albúmina en los astrocitos está mediada por caveolas y no por vesículas recubiertas de clatrina. La internalización de la albúmina en los astrocitos promueve la sintesis del factor neurotrófico ácido oleico, que induce la diferenciación neuronal (aumento de las neuritas y aumento de las proteínas marcadoras de diferenciación axonal, GAP-43, y dendrítico, MAP-2). Dado que el ácido oleico es un ligando y activador de los PPARs, hemos investigado el papel de estos como receptores para el ácido oleico en neuronas. Nuestros resultados muestran que, pese a que las neuronas en cultivo primario expresen las tres isoformas de los PPARs (?,? and ?), solo la activación por ligandos específicos del PPAR?, y no del PPAR? y del PPAR?, induce la diferenciación neuronal. Además, el ácido oleico activa el PPAR? en las neuronas en cultivo. Finalmente, el silenciamiento del PPAR? previene la diferenciación neuronal inducida por el ácido oleico, lo que sugiere que el PPAR? es el receptor del ácido oleico para su efecto neurotrófico en la diferenciación neuronal., The existence of a specific receptor for albumin in the newborn brain, responsible for the high concentrations of albumin in the brain during development and whose expression would be regulated during that period, has been suggested for more than two decades. Nonetheless, the nature of this receptor as well as the mechanism of endocytosis used for albumin uptake in astrocytes was still unknown. In this work, we found that megalin, caveolin-1 and caveolin-2, but nor clathrin, colocalize with albumin in the plasma membrane. In addition, when the expression of megalin, caveolin-1 and caveolin-2 was silenced by siRNA, albumin binding and internalization was strongly reduced. Clathrin silencing had no effect on albumin binding and uptake. These results indicate that megalin is a receptor for albumin in astrocytes and that albumin uptake in astrocytes is mediated by caveolae and not by clathrin-coated vesicles. The uptake of albumin in astrocytes promotes the synthesis oleic acid, a neurotrophic factor for neurons that induce neuronal differentiation (promoting neurite outgrowth and increasing the expression of molecular markers of axonal and dendritic differentiation, GAP-43 and MAP-2, respectively). Since oleic acid is a ligand and activator of PPARs, we investigated PPARs as receptors for oleic acid in neurons. Our results show that, although all PPAR isoforms (?,? and ?) are expressed in neurons from primary culture, only PPAR? activation by specific agonists induced neuronal differentiation, while PPAR? and ? agonists did not modify neuronal differentiation. Besides, our results indicate that oleic acid activates PPAR? in neurons. Finally, the neurotrophic effect of oleic acid is prevented in neurons after PPAR? has been silenced by siRNA, suggesting that PPAR? is the receptor for oleic acid in neurons, mediating its neurotrophic effect.

El receptor ionotrópico de glutamato activado por N-metil-D-aspartato (iGluR-NMDA) es un complejo macromolecular heteromultimérico constituido por entre 3 y 5 subunidades de tres diferentes tipos, a saber: NR1, NR2A-D y NR3A y B. Se ha demostrado su participación activa en prácticamente todos los procesos fisiológicos, patológicos e intermediarios de efectos farmacológicos que ocurren en las células de tejidos excitables, inclusive se ha reportado su presencia en otros tejidos no excitables. En el sistema nervioso central (SNC) participa en los procesos de aprendizaje, memoria, plasticidad, diferenciación, migración de la célula neural y apoptosis. Además, en los eventos de índole farmacológica se ha demostrado su intervención en excitotoxicidad, drogadicción y alcoholismo. Surge entonces la pregunta de cómo un mismo complejo macromolecular puede participar en tantos y tan diversos procesos. La revisión de literatura en la que se demuestra la interacción del iGluR-NMDA con proteínas de señalización, soporte, adaptadoras, moduladoras, de adhesión celular, de citoesqueleto y enzimas reporta un conjunto de más de 160 moléculas que participan en las cascadas que generan las señales a diferentes niveles de interacción y con diferentes sustratos. En este artículo se presenta un modelo predictivo estructural y funcional que permite distinguir, por lo menos, tres rutas diferenciadas de señalización. The ionotropic glutamate receptor activated by N-methyl-D-aspartate (iGluR-NMDA) is a multiheteromeric complex constituted from by three to five subunits belonging to by three different kinds of subunits known as NR1, NR2AD y NR3A y B. It is well established the participation of iGluR-NMDA complexes in a broad range of physiological, pathological, and as intermediary in pharmacological processes of neural systems. In the CNS, iGluR-NMDA participates in learning, memory, plasticity, neural differentiation, neural migration, and apoptosis, among others. In addition, from the pharmacological point of view the iGluR-NMDA is playing a role in excitotoxicity, drugs-addiction and other dependences. How the same complex can participate in a significant broad group of neural activities is a valid question after a literature review. A carefully analysis shows that iGluR-NMDA interacts, at some level, with a big number of intracellular proteins belonging to signaling proteins family, support proteins, modulator proteins, cytoskeleton, and enzymes, resulting in interactions with more than a 160 proteins, at different interaction levels and acting with intracellular proteins. In this work we report a proposal for a model of differential signaling cascade pathways generated by the iGluR-NMDA gating. The model shows at least the possibility of three different signaling pathways.

En el cerebro de mamífero se ha descripto la existencia de dos zonas neurogénicas en donde las células stem o progenitores neurales (NSC) proliferan y se diferencian a los diferentes tipos celulares neurales. Encontrar factores que puedan modular su proliferación y diferenciación podría ser una herramienta muy útil para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas. Las citoquinas, estudiadas tradicionalmente en el sistema inmune, tienen numerosos efectos sobre las neuronas y las células gliales pero se conoce poco el efecto que podrían tener sobre la proliferación y la diferenciación de las NSC. La microglía es un tipo celular residente del cerebro y uno de los componentes celulares más importantes en la respuesta inmune en el cerebro. Puede activarse en respuesta a lesiones y secretar factores tanto citotóxicos como protectivos para las células neurales. Se ha estudiado poco el efecto que estos factores puedan tener en la proliferación y diferenciación de las NSC como componentes importantes del nicho en dónde dichas células residen. El objetivo del trabajo es caracterizar la población de progenitores del giro dentado de ratas adultas y estudiar el rol del sistema inmune en la proliferación y diferenciación de las NSC. Utilizamos un modelo de aumento de la proliferación celular en el giro dentado; la remoción de la glándula adrenal o adrenalectomía (ADX). En dichas circunstancias existe un aumento en los niveles de expresión de citoquinas periféricas y centrales debido a una disminución de los niveles de corticosterona en suero. Observamos un aumento significativo de la proliferación celular y la neurogénesis en el giro dentado de las ratas ADX. Caracterizamos, además, un subtipo de NSC en particular que proliferó diferencialmente con el tratamiento. Observamos una fuerte activación de la microglía en esa región que correlacionó positivamente con la neurogénesis y con los niveles de expresión del mensajero de TGF-ß. Parte del efecto de la ADX sobre la neurogénesis se encontró mediado por el TGF-ß y fue posterior a la activación de la microglía. Observamos, además, que la citoquina tuvo poder neurogénico sobre las NSC en cultivo. El efecto fue específico del TGF-ß ya que el tratamiento de las NSC en cultivo con otras citoquinas no tuvo efecto sobre las mismas. Además analizamos el efecto de la inyección de un adenovirus que expresa a la interleuquina-1ß humana (IL-1ß) en el giro dentado. Bajo estas condiciones experimentales observamos una fuerte activación de la microglía acompañada de una leve disminución en la neurogénesis. La vía de señalización del NFkB es una vía involucrada en numerosas respuestas del sistema inmune, funciona como integradora y mediadora de diferentes estímulos inflamatorios. Evaluamos el posible rol de dicha vía sobre la neurogénesis inducida con la ADX y sobre la neurogénesis endógena a través de la inyección de un adenovirus que expresa a un súper represor de NFkB. Observamos que la inhibición de la vía afectó diferencialmente la neurogénesis basal y la inducida con la ADX. Sin embargo, el resultado final para ambas circunstancias fue una menor cantidad de neuronas nuevas en el giro dentado. El poder neurogénico del TGF-ß fue evaluado en ensayos de transplante de NSC en el estriado de rata, sin embargo no observamos diferencias en la tasa de diferenciación de las células transplantadas tratadas con la citoquina respecto de las células control. Hemos caracterizado a la microglía como un componente importante del nicho en donde las NSC proliferan y se diferencian y hemos caracterizado a una citoquina anti-inflamatoria como el TGF-ß con poder neurogénico tanto in vivo como in vitro. Este trabajo introduce una nueva perspectiva en el estudio de las respuestas anti-inflamatorias en la biología de las NSC y su implicancia en la terapia regenerativa. In the adult mammal brain there are certain neurogenic regions were neural stem/progenitor cells (NSC) proliferate and can differentiate into all neural cell types; the subventricular zone (SVZ) of the lateral ventricle and the subgranular zone (SGZ) of the hippocampal dentate gyrus. The signals that regulate such processes are still not totally identified and may lead to new strategies for the treatment of neurodegenerative diseases. Cytokines, traditionally studied in relation with the immune system, have many effects in the nervous system but it is not known the possible effects they might have in NSC proliferation and differentiation. Microglial cells reside in the brain and are one of the most important cells related to immune responses in the brain. They activate and secrete factors in response to lesions that may be cytotoxic or protective to neural cells in general. Until recently, the study of the effects of microglial-derived factors on the proliferation and differentiation of neural stem cells, and as an important component of the niche were such cells reside, has been neglected. We pursue to characterize the neural stem/precursor cell population in the adult dentate gyrus of the rat and to study the role of the immune system on the proliferation and fate of NSC. Adrenalectomy (ADX) is an animal model of cellular proliferation in the dentate gyrus. Under such circumstances the expression of many cytokines is increased due to a reduction in corticosterone serum levels. We found a significant increase of NSC proliferation and differentiation in the dentate gyrus after ADX. We could identify a subpopulation of NSC that distinctively contributed to the increment in stem cell proliferation. We found a huge increase in microglial activation that positively correlated with neurogenesis and TGF-ß mRNA expression. The effect of ADX on neurogenesis was partially mediated by TGF-ß and proceeded microglial activation. Furthermore, we found that TGF-ß had neurogenic effects on NSC cultures. The effect was specific for TGF-ß, since we did not find neurogenic potential of other cytokines tested in culture. We also analyzed the effect on neurogenesis of an adenoviral injection in the dentate gyrus that expresses human interleukin-1b (IL-1ß). Under such circumstances we found a huge activation of microglial cells and a slight reduction in neurogenesis. NFkB signaling pathway is involved in many immune responses, mediating many inflammatory stimuli. We analyzed its influence in neurogenesis under ADX and physiologic experimental conditions by the injection in the dentate gyrus of an adenovirus that expresses a superepresor of NFkB. We found that inhibition of NFkB pathway affected neurogenesis differently under both circumstances, but the overall effect was a reduction in the number of new neurons. We also analyzed the neurogenic potential of TGF-ß in NSC transplants in the striatum of adult rats. We did not find any differences in the differentiation between the transplanted cells treated with the cytokine and the control transplants. We have characterized microglial cells as an important component of the niche where NSC proliferate and differentiate and characterized the neurogenic potential of an anti-inflammatory cytokine, TGF-ß, under in vivo and in vitro experimental conditions. This study opens a perspective towards the study of the anti-inflamatory response in NSC biology and its implications in regenerative therapy. Fil: Battista, Daniela. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

Death receptors (DRs) and their ligands are expressed in developing nervous system. However, neurons are generally resistant to death induction through DRs and rather their activation promotes neuronal outgrowth and branching. These results suppose the existence of DRs antagonists expressed in the nervous system. Fas apoptosis inhibitory molecule (FAIMS ) was first identified as a Fas antagonist in B-cells. Soon after, a longer alternative spliced isoform with unknown function was identified and named FAIML. FAIMS is widely expressed, including the nervous system, and we have shown previously that it promotes neuronal differentiation but it is not an anti-apoptotic molecule in this system. Here, we demonstrate that FAIML is expressed specifically in neurons, and its expression is regulated during the development. Expression could be induced by NGF through the extracellular regulated kinase pathway in PC12(pheochromocytoma cell line) cells. Contrary to FAIMS , FAIML does not increase the neurite outgrowth induced by neurotrophins and does not interfere with nuclear factor ĸB pathway activation as FAIMS does. Cells overexpressing FAIML are resistant to apoptotic cell death induced by DRs such as Fas or tumor necrosis factor R1. Reduction of endogenous expression by small interfering RNA shows that endogenousFAIML protects primary neurons from DR-induced cell death. The detailed analysis of this antagonism shows thatFAIML can bind to Fas receptor and prevent the activation of the initiator caspase-8 induced by Fas. In conclusion, our results indicate that FAIML could be responsible for maintaining initiator caspases inactive after receptor engagement protecting neurons from the cytotoxic action of death ligands. This work was supported by Spanish Government “Ministerio de Sanidad y Consumo” (contract number PI020051, PI04/2364, Redes Temáticas de Investigación Cooperativa, and CiberNed), Fundació La Caixa (Ayudas a la Investigación en Enfermedades Neurodegenerativas 02/055-00), Ministerio de Educacio´n y Ciencia (SAF-2005- 0176), and Generalitat de Catalunya (Suport als Grups de Recerca Consolidats and Distinció a Joves Investigadors). M.F.S., C.S., and M.J.P.-G. were supported by a postgraduate fellowship from the Spanish Government, Ministerio de Educación y Ciencia and Fondo de Investigación Sanitaria, respectively. R.G. holds a postgraduate fellowship from the Department d’Universitat, Recerca i Societat de la Informació (Generalitat de Catalunya) and Fons Social Europeu. N.B. is the recipient of a postgraduate fellowship from the Gobierno Vasco. V.J.Y. was under a Beatriu de Pino´s contract from Generalitat de Catalunya.

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.