{"id":616,"date":"2013-01-10T18:11:19","date_gmt":"2013-01-10T16:11:19","guid":{"rendered":"https:\/\/medina-psicologia.ugr.es\/ciencia\/?p=616"},"modified":"2013-01-10T18:13:54","modified_gmt":"2013-01-10T16:13:54","slug":"el-pez-cebra-danio-rerio-como-modelo-animal-de-sueno-nadando-en-una-nueva-direccion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.cienciacognitiva.org\/?p=616","title":{"rendered":"El pez cebra (Danio Rerio) como modelo animal de sue\u00f1o: Nadando en una nueva direcci\u00f3n"},"content":{"rendered":"<p>Carlos Del R\u00edo-Berm\u00fadez (a) y Karl \u00c6gir Karlsson (b)<br \/>\n(a) Universidad de Granada, Espa\u00f1a<br \/>\n(b) Reykjav\u00edk University, Islandia<\/p>\n<div style=\"width: 310px\" class=\"wp-caption alignleft\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\" \" src=\"https:\/\/www.cienciacognitiva.org\/files\/2012-25-cc-CarlosdelRio.jpg\" alt=\"(cc) Carlos del R\u00edo\" width=\"300\" height=\"193\" \/><p class=\"wp-caption-text\">(cc) Carlos del R\u00edo.<\/p><\/div>\n<p><em>A pesar de los esfuerzos por comprender los mecanismos fisiol\u00f3gicos y funciones del sue\u00f1o, el por qu\u00e9 pasamos m\u00e1s de un tercio de nuestra vida durmiendo sigue siendo uno de los grandes misterios de la neurociencia actual. Sin embargo, el uso de nuevos modelos animales simples est\u00e1 generando novedosos e importantes resultados sobre aspectos gen\u00e9ticos, fisiol\u00f3gicos y conductuales del sue\u00f1o. El pez cebra (Danio rerio) constituye un modelo id\u00f3neo para el an\u00e1lisis del sue\u00f1o a nivel sist\u00e9mico y molecular, y sus caracter\u00edsticas fisiol\u00f3gicas permiten la extrapolaci\u00f3n de estos hallazgos a especies filogen\u00e9ticamente superiores, como el ser humano.<\/em><\/p>\n<p><!--more--><a title=\"versi\u00f3n en pdf\" href=\"https:\/\/www.cienciacognitiva.org\/files\/2012-25.pdf\">[Versi\u00f3n en pdf]<\/a><\/p>\n<p>Los mecanismos fisiol\u00f3gicos y funciones del sue\u00f1o constituyen una de las principales inc\u00f3gnitas de la neurociencia actual. Sea como fuere, los resultados m\u00e1s reveladores en el \u00e1rea en los \u00faltimos a\u00f1os han estado ligados a la utilizaci\u00f3n de modelos animales de sue\u00f1o, simples y bien definidos y caracterizados. Por ejemplo, el estudio del sue\u00f1o en la mosca de la fruta (<em>Drosophila melanogaster<\/em>) ha permitido la identificaci\u00f3n de una l\u00ednea gen\u00e9tica (minisleep) caracterizada por una reducci\u00f3n dr\u00e1stica del tiempo total de sue\u00f1o necesario debido a una mutaci\u00f3n en un gen que codifica un canal de potasio voltaje-dependiente (Cirelli y col., 2005). Aunque los autores no encontraron d\u00e9ficits asociados a la reducci\u00f3n de sue\u00f1o en esta l\u00ednea de moscas, su vida era m\u00e1s corta. El pez cebra (<em>Danio rerio<\/em>) constituye un organismo simple id\u00f3neo para el an\u00e1lisis del sue\u00f1o a nivel sist\u00e9mico y molecular, tanto por razones pr\u00e1cticas como te\u00f3ricas (Hendricks, Sehgal y Pack, 2000; Zhdanova, 2011).<\/p>\n<p>Entre las facilidades pr\u00e1cticas del trabajo con el pez cebra destacan su precio, disponibilidad y la rapidez con la que se reproducen, cr\u00edan y desarrollan. La transparencia de sus tejidos en las primeras fases del desarrollo hace muy sencilla la observaci\u00f3n y manipulaci\u00f3n directa del sistema nervioso (v\u00e9ase la Figura 1). Del mismo modo, la administraci\u00f3n de f\u00e1rmacos y otras sustancias no requiere del conocimiento de complejas t\u00e9cnicas fisiol\u00f3gicas, como ocurre con otros modelos (ratas y ratones), ya que \u00fanicamente basta con disolver estas sustancias en el medio natural del animal. En este sentido, destaca el potencial del pez cebra para el descubrimiento de nuevos f\u00e1rmacos y su impacto en el sistema nervioso central y en el sue\u00f1o (para m\u00e1s informaci\u00f3n, v\u00e9ase el sitio web de <a title=\"3Z\" href=\"https:\/\/www.3z.is\" target=\"_self\">3Z<\/a>).<\/p>\n<div style=\"width: 610px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\" \" src=\"https:\/\/www.cienciacognitiva.org\/files\/2012-25-f1.jpg\" alt=\"Figura 1\" width=\"600\" height=\"152\" \/><p class=\"wp-caption-text\">Figura 1.- Distintas fases del desarrollo del pez cebra. A: embri\u00f3n en fase unicelular; B: larva, 2dpf  (d\u00edas post-fertilizaci\u00f3n); C: larva, 5dpf; D: pez adulto. Obs\u00e9rvese la transparencia de tejidos en las primeras fases del desarrollo (A, B, C). El registro del sue\u00f1o a nivel conductual se puede realizar a partir del 4-5dpf  (C), cuando la vejiga natatoria est\u00e1 desarrollada. (cc) Carlos Del R\u00edo-Berm\u00fadez\/RU Neurolab.<\/p><\/div>\n<p>La primera cuesti\u00f3n a responder es si los peces duermen, y si su sue\u00f1o es comparable al de especies superiores. Es complicado determinar si los peces duermen atendiendo a los criterios estrictos de sue\u00f1o en mam\u00edferos (con patrones coordinados de actividad electroencefalogr\u00e1fica, electrooculogr\u00e1fica y electromiogr\u00e1fica). Otra postura m\u00e1s coherente es centrarse en par\u00e1metros conductuales del sue\u00f1o m\u00e1s b\u00e1sicos, a saber: a) elevado umbral de excitabilidad; b) espontaneidad en su ocurrencia y r\u00e1pida reversibilidad hacia la vigilia; c) adopci\u00f3n de una postura t\u00edpica; y d) regulaci\u00f3n homeost\u00e1tica (\u00feorsteinsson y Karlsson, 2009). Seg\u00fan estos par\u00e1metros, el pez cebra presenta un estado comparable al sue\u00f1o en mam\u00edferos. Adem\u00e1s, los neurotransmisores principales implicados en la regulaci\u00f3n del sue\u00f1o en humanos han mostrado tener un papel similar en el sue\u00f1o del pez cebra (p.ej., Kaslin y Panula, 2001).<\/p>\n<p>Al atender fundamentalmente a criterios conductuales del sue\u00f1o (i.e., movimiento), el registro del sue\u00f1o en el pez cebra a lo largo de su ciclo vital (a partir del d\u00eda 4-5 post-fertilizaci\u00f3n) es relativamente simple. Para ello, se necesita \u00fanicamente una c\u00e1mara de video con infrarrojos, un software de seguimiento online y un sistema de iluminaci\u00f3n autom\u00e1tico.<\/p>\n<p>El registro conductual del sue\u00f1o junto a t\u00e9cnicas de manipulaci\u00f3n gen\u00e9tica permiten estudiar directamente el papel de genes concretos en la regulaci\u00f3n del sue\u00f1o en este modelo (para consultar la secuencia gen\u00f3mica del pez cebra, v\u00e9ase <a title=\"D_rerio Sequencing Project\" href=\"https:\/\/www.sanger.ac.uk\/Projects\/D_rerio\" target=\"_blank\">The Danio rerio Sequencing Project<\/a>). El uso de morfolinos (mol\u00e9culas sint\u00e9ticas que bloquean el proceso de traducci\u00f3n del ARN) permite \u201cdesactivar\u201d selectivamente genes de inter\u00e9s, generando peces \u201cknockout\/knockdown\u201d con un fenotipo conductual alterado. El morfolino es inyectado de forma masiva cuando los embriones se encuentra en fase unicelular (v\u00e9ase la Figura 2).<\/p>\n<div style=\"width: 610px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\" \" src=\"https:\/\/www.cienciacognitiva.org\/files\/2012-25-f2.jpg\" alt=\"Figura 2\" width=\"600\" height=\"269\" \/><p class=\"wp-caption-text\">Figura 2.- Procedimiento de nanoinyecci\u00f3n de morfolino en embriones de peces cebra. Un gran n\u00famero de embriones en fase unicelular son colocados en la bandeja de inyecci\u00f3n (A). Posteriormente, se procede a la inoculaci\u00f3n del morfolino en la yema del embri\u00f3n, bajo vista microsc\u00f3pica (B). (cc) Carlos Del R\u00edo-Berm\u00fadez\/RU Neurolab.<\/p><\/div>\n<p>Siguiendo este paradigma hemos iniciado una l\u00ednea de investigaci\u00f3n que se centra en el efecto sobre el sue\u00f1o de la desactivaci\u00f3n temporal del gen Kcna2, que codifica una de las subunidades de un canal de potasio voltaje-dependiente (Kv 1.2), relacionada previamente en ratones con reducciones del sue\u00f1o no-REM (NREM, el sue\u00f1o sin movimientos oculares r\u00e1pidos; Douglas y col., 2007). Los resultados preliminares se\u00f1alan que estos peces knockout presentan menor tiempo total de sue\u00f1o durante la noche y fenotipos asociados a la epilepsia (convulsiones), lo cual tiene sentido si consideramos que la desactivaci\u00f3n de Kcna2 conlleva la reducci\u00f3n del umbral de excitabilidad neuronal.<\/p>\n<p>En cuanto al papel del sue\u00f1o en diversas funciones cognitivas, la investigaci\u00f3n con el pez cebra ha generado importantes hallazgos. Por ejemplo, Rawashdeh, Hernandez de Borsetti, Roman y Cahill (2007) entrenaron a peces a asociar una parte del tanque iluminada con un entorno seguro, y otra parte del tanque en oscuridad con un entorno aversivo, donde se les aplicaban descargas el\u00e9ctricas. Los peces, por naturaleza diurnos, cuando fueron entrenados y evaluados durante el d\u00eda aprendieron a evitar las descargas m\u00e1s r\u00e1pidamente (permaneciendo en la zona iluminada) y mostraron mayor retenci\u00f3n del aprendizaje a largo plazo (24 horas) que los entrenados durante la noche. Este patr\u00f3n fue constante a lo largo de diversas condiciones donde se manipulaba artificialmente el reloj circadiano de los peces. Esto llev\u00f3 a pensar que la melatonina (hormona secretada fundamentalmente por la noche) podr\u00eda ser responsable de estas fluctuaciones circadianas. En efecto, los autores mostraron que la posterior administraci\u00f3n de melatonina durante el d\u00eda produc\u00eda resultados similares a los nocturnos, revelando el papel de esta hormona en la obstaculizaci\u00f3n de formaci\u00f3n de memorias durante la noche.<\/p>\n<p>Una de las piezas clave para resolver el enigma del sue\u00f1o ser\u00eda encontrar un principio (quiz\u00e1s a nivel molecular) que unifique su funci\u00f3n a lo largo del desarrollo en diferentes especies (\u00feorteinsson y Karlsson, 2009). Los vertiginosos avances en el estudio del sue\u00f1o en el pez cebra nos ayudar\u00e1n a comprender aspectos concretos de la fisiolog\u00eda del sue\u00f1o en humanos, si no a desvelar el misterio del por qu\u00e9 dormimos.<\/p>\n<p><strong>Referencias<\/strong><\/p>\n<p>Cirelli, C., Bushey, D., Hill, S., Huber, R., Kreber, R., Ganetzky, B. y Tononi, G. (2005). Reduced sleep in Drosophila Shaker mutants. <em>Nature<\/em>, 434, 1087-92.<\/p>\n<p>Douglas, C. L., Vyazovskiy, V., Southard, T., Chiu, S.-Y., Messing, A., Tononi, G. y Cirelli, C. (2007). Sleep in Kcna2 knockout mice. <em>BMC Biology<\/em>, 5, 42-53.<\/p>\n<p>Hendricks, J. C., Sehgal, A. y Pack, A. I. (2000). The need for a simple model to understand sleep. <em>Progress in Neurobiology<\/em>, 61, 339-351.<\/p>\n<p>Kaslin, J. y Panula, P. (2001). Comparative anatomy of the histaminergic and other aminergic systems in zebrafish (Danio rerio). <em>Journal of Comparative Neurology<\/em>, 440, 342\u2013377.<\/p>\n<p>Rawashdeh, O., Hernandez de Borsetti, N., Roman, G. y Cahill, G. M. (2007). Melatonin suppresses nighttime memory formation in zebrafish. <em>Science<\/em>, 318, 1144-1146.<\/p>\n<p>\u00feorsteinsson, H. y  Karlsson, K. \u00c6. (2009). Is sleep beyond our control? <em>The Open Sleep Journal<\/em>, 2, 48-55.<\/p>\n<p>Zhdanova, I. V. (2011). Sleep and its regulation in zebrafish. <em>Reviews in the Neurosciences<\/em>, 22, 27-36.<\/p>\n<p style=\"text-align: center;\">Manuscrito recibido el 8 de octubre de 2012.<br \/>\nAceptado el 19 de noviembre de 2012.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Carlos Del R\u00edo-Berm\u00fadez (a) y Karl \u00c6gir Karlsson (b) (a) Universidad de Granada, Espa\u00f1a (b) Reykjav\u00edk University, Islandia A pesar <span class=\"ellipsis\">&hellip;<\/span> <span class=\"more-link-wrap\"><a href=\"https:\/\/www.cienciacognitiva.org\/?p=616\" class=\"more-link\"><span>Read More &rarr;<\/span><\/a><\/span><\/p>\n","protected":false},"author":4,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[16,4,3],"tags":[399,398,397,124],"class_list":["post-616","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-actualidad","category-neurociencia","category-psicologia","tag-genetica","tag-modelos-animales","tag-pez-cebra","tag-sueno"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.cienciacognitiva.org\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/616","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.cienciacognitiva.org\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.cienciacognitiva.org\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.cienciacognitiva.org\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/4"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.cienciacognitiva.org\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=616"}],"version-history":[{"count":6,"href":"https:\/\/www.cienciacognitiva.org\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/616\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":621,"href":"https:\/\/www.cienciacognitiva.org\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/616\/revisions\/621"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.cienciacognitiva.org\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=616"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.cienciacognitiva.org\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=616"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.cienciacognitiva.org\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=616"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}