Neurofisiología Experimental y Circuitos Neuronales

Gropu Neurofisiología Experimental y Circuitos Neuronales

Neurofisiología Experimental y Circuitos Neuronales

 

Investigadores principales: 

 

Dr. Juan de los Reyes Aguilar Lepe
E-mail: jdaguilar@sescam.jccm.es

 

Dra. Juliana M Rosa
Email:
jmartinsd@sescam.jccm.es

 

 

En nuestro grupo de Investigación estudiamos la fisiología de las estructuras cerebrales que forman el sistema somatosensorial y su interacción con la glía astrocitaria tras lesiones del sistema nervioso central (SNC). Recientemente, hemos iniciado el estudio de los circuitos neuronales en estructuras cerebrales del sistema motor, cuya función es la ejecución y control del movimiento.

 

 

El laboratorio está co-dirigido por dos investigadores principales: el Dr. Juan Aguilar que lidera las líneas de estudios de neurofisiología de sistemas; la Dra. Juliana M Rosa que lidera las líneas de estudios de circuitos neuronales y la interacción astrocito-neurona.

 

Investigación y objetivos:
Nuestra investigación se centra en conocer la fisiología de las estructuras cerebrales que forman el sistema somatosensorial y motor (corteza somatosensorial primaria y motora y núcleos talámicos – VPL y POm) en condiciones fisiológicas y alteradas después de lesiones traumáticas de médula y encéfalo. Nuestro objetivo es entender los procesos de plasticidad neuronal que producen la adaptación del sistema somatosensorial y motor, y finalmente del individuo, con el fin de encontrar nuevas dianas que permitan mejorar los tratamientos aplicados actualmente en la clínica y con eso conseguir una rehabilitación funcional óptima. Además, nuestras investigaciones también están direccionadas a descifrar e identificar las alteraciones fisiológicas de la actividad neuronal en las estructuras encefálicas que subyacen la aparición de patologías asociadas a lesiones traumáticas de médula espinal, como son el dolor neuropático y la sensación de miembro fantasma.

 

En 2019, hemos abierto una nueva línea de investigación en el laboratorio que abarca el estudio de los circuitos neuronales y su reparación como forma de revertir los cambios causados en la excitabilidad neuronal por lesiones traumáticas del sistema nervioso central. Para eso, nos centramos en el estudio y en la manipulación de la interacción entre las neuronas y las células de la glía (astrocitos y microglía), con el fin de controlar en el tiempo y en el espacio los procesos de plasticidad neuronal que afectan la respuesta sensorimotora.

 

 

 

Líneas de investigación

 

Principales:

1) Papel de los astrocitos en el procesamiento de información sensorial a nivel cortical y talámico en condiciones naturales y patológicas: lesión medular y traumatismo craneoencefálico.

2) Alteraciones fisiológicas de los circuitos neuronales en la corteza somatosensorial y el tálamo que tienen relación con el desarrollo de patologías asociadas a la lesión medular y traumatismo craneoencefálico.

3) Técnicas de modulación celulares y fisiológicas para la restauración de la actividad de los circuitos neuronales implicados en la recuperación funcional tras la lesión medular y el traumatismo craneoencefálico

 

Nuestras técnicas:

Para el desarrollo de nuestras líneas de investigación usamos técnicas básicas y avanzadas de electrofisiología para estudios in vivo e in vitro, live imaging de indicadores genéticos de actividad neuronal y astrocitaria, fármacogenética, comportamiento y técnicas complejas de análisis de la actividad neuronal (Matlab, Spike, IgorPro) que nos permiten entender tanto alteraciones de neuronas individuales como la plasticidad que tiene lugar a nivel de circuitería neuronal.

 

 

 

 

Publicaciones seleccionadas

(*click en los investigadores del grupo para más detalles sobre sus publicaciones y CVs)

 

1. Rosa JM*, Farre-Alins V, Navarrete M, Palomino-Antolin A, Narros-Fernández P, Egea J* (2021). TLR4-pathway impairs synaptic number and cerebrovascular functions through astrocyte activation following traumatic brain injury. British Journal of Pharmacologydoi.org/10.1111/bph.15488*corresponding (D1, Impact Factor 7.8)

 

2. Lines J, Martin ED, Kofuji P, Aguilar J*, Araque A*. (2020). Astrocytes modulate sensory-evoked neuronal network activity. Nature Communications 11: 3689doi.org/10.1038/s41467-020-17536-3*corresponding (D1, Impact Factor 12.12)

 

3. Parada E, Casas AI, Palomino-Antolin A, Gomez_Rangel V, Rubio-Navarro A, Farre-Alins V, Narros-Fernandez P, Guerrero-Hue M, Moreno JA, Rosa JM, Hernandez-Garcia B, Egea J. Early toll-like receptor 4 blockade reduces ROS and inflammation triggered by microglial pro-inflammatory phenotype in rodent and human brain ischaemia models. (2019) British Journal of Pharmacology,doi.org/10.1111/bph.14703(D1, Impact Factor 7.8)

 

4. Fernández-López E, Alonso-Calviño E, Humanes-Varela D, Foffani G, Aguilar J*. (2019). Slow-wave activity homeostasis in the somatosensory cortex after spinal cord injury. Experimental Neurology. 322:113035 doi.org/10.1016/j.expneurol.2019.113035(Q1, Impact Factor 4,5)

 

5. Martin-Fernandez M, Jamison S, Robin LM, Zhao Z, Martin ED, Aguilar J, Benneyworth MA, Marsicano G, Araque A. (2017). Synapse-specific astrocyte gating of amygdala-related behavior. Nature Neuroscience 20(11):1540-1548  doi.org/10.1038/nn.4649(D1, Impact Factor 14.98)

 

6. Humanes-Valera D, Foffani G, Alonso-Calviño E, Fenández-López E,Aguilar J*. (2017). “Dual cortical plasticity after spinal cord injury”. Cerebral Cortex 27(5):2926-2940 doi.org/10.1093/cercor/bhw142 (Q1, Impact Factor 8.66)

 

7. Rosa JM, Ruhle S, Ding H, Lagnado L. (2016) Crossover Inhibition Generates Sustained Visual Responses in the Inner Retina, Neuron 90(2):308-19.doi.org/10.1016/j.neuron.2016.03.015 (D1, Impact Factor 14.4)

 

8. Rosa JM, Morrie RD, Baertchs HC, Feller M. (2016) Contributions of Rod and Cone Pathways to Retinal Direction Selectivity Through Development, The Journal of Neuroscience 36(37): 9683-9695. doi.org/10.1523/JNEUROSCI.3824-15.2016(Q1, Impact Factor 5.67)

 

9. Alonso-Calviño E, Martínez-Camero I, Fernández-López F, Humanes-Valera D, Foffani G, Aguilar J*. (2016). “Increased responses in the somatosensory thalamus immediately after spinal cord injury”. Neurobiology of Disease 87:39-49.doi.org/10.1016/j.nbd.2015.12.003 (Q1, Impact Factor 5.078)

 

10. Rosa JM, Bos R, Sack GS, Fortuny C, Agarwal A, Bergles DE, Flannery JG, Feller M. (2015) Neuron-glia interaction in developing retina mediated by neurotransmitter spillover, eLife 10.7554. doi.org/10.7554/eLife.09590.001 (D1, Impact Factor 8.2)

 

 

Pre-prints Actuales (bioRxiv):

 

Zaforas M1, Rosa JM1, Alonso-Calvino E, Fernandez-Lopez, Miguel-Quesada C, Oliviero A, Aguilar J*. (2021). Cortical layer-specific modulation of neuronal activity after sensory deprivation due to spinal cord injury.bioRxiv. 28/12/2020DOI: 10.1101/2020.12.28.4246121co-authors

 

 

Equipo

 

Juan de los Reyes Aguilar Lepe (Investigador Principal, PhD en Ciencias Biológicas, Universidad de Santiago de Compostela 2002)

 

Juliana M Rosa (Investigadora Principal, PhD en Farmacología y Terapéutica, Universidad Autónoma de Madrid)

 

Salvador Herrera (Investigador postdoctoral, PhD en Neurociencias, Universidad de Vigo)

 

Elena Alonso Calvino (Técnico Superior - Lab Manager, Licenciada en Ciencias Ambientales)

 

María Elena Fernández López (Técnico Superior, Licenciada en Ciencias Ambientales)

 

Marta Zaforas Rodríguez (Investigadora Predoctoral, Graduada en Biología, Master en Neurociencias)

 

Claudia Miguel Quesada (Investigadora Predoctoral, Graduada en Biología, Master en Neurociencias)

 

Alba María González (Estudiante Fin de Master, Master en Biología Sanitaria, Universidad Complutense de Madrid)

 

 

 

Otras áreas/líneas de investigación (colaboraciones)

 

1) Estudio de la excitabilidad en neuronas cultivadas sobre distintos biomateriales (colaboración con Dra. María Serrano López Terradas, Instituto de Materiales de Madrid, CSIC).

 

2) Estudio del papel de los astrocitos como moduladores de la actividad neuronal (Dr. Alfonso Araque, University of Minnessota, USA)

 

3) Astrocitos como diana terapéutica en los circuitos neuronales (Dra. Marta Navarrete, Instituto Cajal, CSIC)

 

4) Estudio de biomarcadores inflamatorios de origen glial en sangre periférica como pronóstico de progresión tras el traumatismo craneoencefálico (Dr. Javier Egea, Hospital de La Princesa, Madrid).

 

5) Propiedades de las neuronas corticales tras protocolos de estimulación magnética. (Dr. Antonio Oliviero y Dra. Vanesa Soto, HNP)

 

6) Efectos fisiológicos que tiene la Galectina-4 a nivel neuronal. Estudio en corteza cerebral e hipocampo (Dr. José Abad, HNP).

 

7) Efectos del campo magnético estático como modulador de la epilepsia en modelos animales: farmacológico y genético (Dr. Casta Rivadulla, Universidad de Santiago de Compostela)

 

 

 

Proyectos en curso

 

1. Neural circuits repair after CNS injuries. Entidad Financiadora: Programa Ramón y Cajal, Ministerio de Ciencia e Innovación, Spanish Government, RYC2019-026870-I. Fecha: 2021-2026. Total: 308.600 €
Investigador Principal: Juliana M Rosa

 

2. Papel de la poblaciones neuronales GABAergicas en la reorganización cortical después de una lesión medular. Entidad Financiadora: Ministerio de Ciencia e Innovación, PID2019-105020GB-100. Fecha: 2020-2023. Total 227.610 €
Investigador Principal: Juan de los Reyes Aguilar Lepe

 

3. Efectos de los campos magnéticos estáticos sobre el cerebro: estudio de los mecanismos. Fundacion Ramón Areces. Fecha: 2020-2022. Total: 45.520 €

 

4. Cortical Reorganization after Spinal Cord Injury: role for astrocytes and interneurons.Entidad Financiadora: Marie-Sklodowska Curie Actions Individual Grant 794926-CRASCI-H2020-MSCA-IF-2017. Fecha: 2018-2021. Total 170.121 €
Investigador Principal: Juliana M Rosa

 

5. Los segmentos axonales no mielinizados como reguladores de la plasticidad axonal asociada a la memoria y el aprendizaje: Caracterización molecular y funcional en el hipocampo. Entidad Financiadora: Junta de Comunidades de Castilla-La Mancha, SBPLY/17/180501/000250. Fechas: 2018-2021. Total: 138.259 €
Co-investigador principal: Juan de los Reyes Aguilar Lepe

 

 

 

Proyectos previos

 

- Synaptic plasticity and remodelling in the somatosensory cortex after traumatic injuries. Entidad Financiadora: RochePharma SFC2017, Fecha 2017-2019, Total: 60.000 €
Investigador Principal: Juliana M Rosa        

 

- Fast and slow endocytosis at synapses. Marie-Sklodowska Curie Actions Individual Grant IEF (FSES-IEF-2010-272723), Fechas: 2011-2013, Total: 209.092 €
Investigador Principal: Juliana M Rosa

 

- Function of Neural Activity in Developing Retina. National Institute of Health, National Eye Institute.  (University of California, Berkeley), Fecha: 2014-2015, Total: 715.075 $
Investigador Asociado: Juliana M Rosa  

 

- Heterogeneidad espacial y temporal de la plasticidad neuronal provocada por una lesión medular en la corteza somatosensorial. Fechas: 2017-2019. Ref. BFU2016-80665-P. Ministerio de Economía y Competitividad. Gobierno de España. Total: 169.400 €
Investigador Principal: Juan de los Reyes Aguilar Lepe

 

- Efectos fisiológicos inmediatos producidos por una lesión medular en el tálamo somatosensorial: Importancia de alteraciones del ritmo y sincronía. Fechas: 2013-2015. Ref. SAF2012-40109. Ministerio de Economía y Competitividad. Gobierno de España. Total:
Investigador Principal: Juan de los Reyes Aguilar Lepe

 

 

Patentes

 

Título: Método para determinar la evolución de daño cerebral agudo y composición farmacéutica para su tratamiento

Inventores: Víctor Farré-Alins, Alejandra Palomino-Antolín, Paloma Narros-Fernández, Juliana M Rosa, Alfonso Lagares, Javier Egea

Nº de solicitud: P202031194    
País de prioridad: España     
Fecha de prioridad: 30/11/2020
Entidad titular: Fundación para la Investigación Biomédica del Hospital Universitario La Princesa