Treballs premiats

Del cosmos al caos iònic: un viatge per la biofísica de la memòria.

Del cosmos al caos iònic: un viatge per la biofísica de la memòria.

Detall

Àmbit temàtic: MEDICINA
Edició: Premiats 2016

Centre: Col·legi Claver, Raïmat
Autor/s autora/es: Ferran Capell Pascual
Nivell educatiu: Segon de batxillerat
Tutors/es: Josep Mallol Gurgui


Compartiu aquest projecte

Objectius

La sincronització requerida en les dinàmiques hipocampals de STDP per fixar la memòria a llarg termini es troba relacionada amb els potencials de membrana, els quals depenen de les concentracions iòniques. Les variacions en aquestes concentracions iòniques afecten la producció de potencials d’acció més ràpida o lentament, frustrant o ajudant la sincronització de la STDP. En el meu treball de recerca he estudiat com aquests canvis en la concentració iònica del medi extracel·lular de les neurones de l’hipocamp poden afectar la codificació de la memòria a llarg termini. S’ha contemplat la variació del ions de Na+, K+, Cl- i Ca2+, així com el bloqueig parcial dels receptors NMDA.

Metodologia

S’ha realitzat un model teòric predictiu que descriu el funcionament biofísic de les membranes de les neurones basant-se en l’equació del voltatge de Goldman-Hodgkin-Katz i utilitzant el software ‘The Nernst/Goldman Equation Simulator’. A partir d’aquests resultats i d’una certa recerca bibliogràfica s’ha descrit l’hipotètic comportament de les dinàmiques de STDP en aquestes condicions. A través de l’equació esmentada es van determinar les concentracions del potassi i el sodi necessàries per tal que el potencial de membrana s’atansés al llindar d’activació. Només es van alterar les concentracions exteriors, i sempre per addició. En el cas del clor com que es tracta d’un anió, augmentarà la diferència de potencial. En el cas del calci es va dur a terme una recerca bibliogràfica sobre com el bloqueig parcial dels canals iònics NMDA del calci pot afectar a la STDP. També es va contemplar l’increment notable dels nivells de calci.

Conclusions

Els nivells alts de calci, que donen lloc a la LTP, poden ser breus i els moderats han de ser prolongats per induir la LTD. Un bloqueig parcial dels receptors de NMDA produeix una conversió de LTP en LTD. Per tant, diverses malalties que afecten la memòria poden ser causades per anormalitats estructurals en els canals. Amb alts nivells de calci es podria contrarestar en cert grau aquest procés. L’augment de de Na+ i K+ permet que la neurona s’activi més ràpidament i s’indueixin LTPs, però pot ser contraproduent perquè s’incrementa la possibilitat que es dispari un potencial d’acció anticipadament. També es va concloure que el fet que no es pugui assolir la STDP a causa de l’alteració de les concentracions iòniques pot ser que iniciï o contribueixi a certes malalties. Per tant, s’hauria de dissenyar una teràpia basada en la manipulació iònica per potenciar les dinàmiques de codificació de la memòria a llarg termini en malalties neurodegeneratives que comportin dificultats en la memòria