El laberinto de Barnes Laberinto de Barnes es un instrumento usado en experimentos de psicología realizados en el laboratorio, este nos permite mirar como es la memoria espacial de una rata sometida a una situación de estrés. El laberinto de Barnes es una tabla circular con 20 agujeros circulares alrededor de la circunferencia de la tabla. Bajo cada agujero está una ranura para una caja, llamada la caja meta. Lo que la rata debe hacer es encontrar la caja meta del laberinto, que es una caja que tiene una tapa abierta, y se puede alcanzar con uno de los agujeros en la tapa de la tabla. El único lugar donde esta puede esconderse disponible en el laberinto es la caja de la meta.

MÉTODO

1. SUJETO

Se utiliza una rata de laboratorio que tenga un peso en gramos y aproximadamente debe poseer la misma edad, sexo, condición de salud y deben provenir del mismo bioterio con otras ratas, donde se les proporciona el alimento necesario y se someten a un ciclo de luz de 12 horas de oscuridad con luces encendidas a las 7:00 am. Las sesiones experimentales en el laboratorio se realizaron durante el ciclo de luz y entre las 10:00 y las 14:00 horas.

2. APARATOS

Laberinto Circular de Barnes

Para analizar   la  memoria  espacial  de  la   rata después que es sometida a  una situación de estrés.  Utilizamos el laberinto circular de Barnes. Este instrumento consiste en una plataforma circular 1.22 cm de diámetro elevada 100 cm del piso elaborada en acrílico blanco. En la circunferencia de dicha plataforma se encuentran ubicados dieciocho agujeros circulares de 9 cm de diámetro espaciados entre sí por 20º de arco. En la parte de de abajo del laberinto se puede poner una caja negra removible denominada caja de escape (Caja meta) de 24 cm. de largo x 10 cm. de altura y 10 cm. de ancho. En el centro de la plataforma ubicamos un tarro de forma circular (caja de inicio) al inicio de cada sesión cubriendo al animal y se retira cuando la rata va a comenzar a buscar la caja escape. En la sala experimental se localizan estímulos visuales que no cambian de posición a lo largo del entrenamiento para que el roedor lo tome como pistas para su orientación.

CÁMARA DE VIDEO Y FOTOGRAFICA

3. FUNCIONAMIENTO

El funcionamiento es medido típicamente por el número de errores que el roedor hace, es decir.  El número de épocas empuja su nariz en, o asoma su cabeza sobre un agujero circular que no contenga la caja de la gota.

4. MEMORIA ESPACIAL

La   memoria   espacial   es   un   tipo   de   memoria   declarativa   cuyo   objetivo   final   es   el   almacenamiento   de   la representación espacio-perceptual de los lugares a los que se expone un animal. Uno de los paradigmas utilizados en la evaluación de la memoria espacial de roedores es el laberinto circular de Barnes (Barnes, 1979). Éste consiste en una plataforma circular elevada a un metro del suelo, con orificios de escape en periferia. Sólo uno de los orificios está comunicado con una caja de escape. El laberinto se encuentra ubicado en una habitación iluminada con luz brillante y está basado en la tendencia natural de los roedores a buscar espacios oscuros y cerrados. Los animales deben aprender, mediante claves espaciales externas al laberinto, una trayectoria determinada que los llevará a la caja de escape logrando huir del ambiente abierto e iluminado (McLay, 1998).

La memoria espacial puede verse afectada por diferentes factores externos e internos, entre ellos el estrés. Se ha demostrado   que   el   estrés   puede   mejorar   o   deteriorar   la   memoria   relacionada   con   tareas   diversas   (p.ej.: reconocimiento de objetos, condicionamiento clásico o navegación espacial). La dirección de estos efectos depende de la intensidad de la respuesta de estrés, del tipo de agente estresante utilizado, del tipo de memoria evaluada y de la fase de la memoria durante la cual se induce el estrés (Luine et ál., 1996; Lupien y McEwen, 1997; De Quervain et ál., 1998; Morrow et ál., 2000; Kim y Diamond, 2002; Roozendaal, 2002; Bowman et ál., 2003; Mello et ál., 2008; Harrison et ál.,  2009; Walesiuk y Braszko, 2009). Por ejemplo,  la exposición a estrés crónico puede deteriorar o mejorar la memoria dependiendo del momento del desarrollo en que sea inducido, de la edad y del sexo del animal (Mueller  y Bale,  2007).  Asimismo, el  estrés agudo puede tener un efecto positivo o negativo sobre la memoria espacial dependiendo del momento en que sea inducido. De esta forma, la inducción de estrés agudo por restricción motora en ratas,  antes de  la adquisición de una tarea espacial,  evaluada en el   laberinto radial  de ocho brazos, mejora la ejecución de dicha tarea (Luine et ál., 1996). Por el contrario, si el estrés agudo ocurre después de la consolidación  y  antes  de  la   recuperación,  deteriora   la  evocación  de  la  memoria.  Más  aún,  estos  efectos  están relacionados con el  aumento de  los niveles de corticosterona en sangre (De Quervain et ál.,  1998; Roozendaal, 2002). La intensidad del estrés y los niveles glucocorticoides tienen un efecto sobre la memoria que sigue un patrón de  U   invertida,   así:   el   rendimiento   de   la  memoria   con   estrés   de   intensidad  media   o   niveles   intermedios   de glucocorticoides se asocian con mejor rendimiento de la memoria cuando se compara con niveles altos o bajos de estrés o glucocorticoides (Lupien y McEwen, 1997; Mello et ál, 2008).

En la sala de experimentación hay señales visuales (claves espaciales extralaberínticas) que se mantuvieron fijas en las paredes durante todo el experimento (Fig. 1b). Además, en el techo están instaladas dos lámparas de luz blanca de 300 W (dirigidas al centro del laberinto), una fuente de ruido blanco de 90 dB y una lámpara de luz roja de 60 W, las cuales pueden ser controladas de forma alternativa por el experimentador. Antes de iniciar el entrenamiento, los animales fueron habituados a la sala de experimentación iluminada con luz roja y a las cajas del laberinto (caja de salida y caja meta).

Veinticuatro horas después de la habituación se realizó la sesión de adquisición, que consistió de 8 ensayos (E1 a E8), separados  por  un  intervalo  entre  ensayos   (IEE)  de 5  min.  Antes  de  cada ensayo,  estando  iluminada  la  sala  de experimentación con la luz roja, el sujeto se introdujo en la caja de salida durante 30 segundos (Fig. 1B). Cada ensayo comenzaba cuando de manera simultánea se elevaba la caja de salida y se encendían las luces blancas y la fuente de sonido (Fig. 1C). En cada ensayo se permitía al animal explorar el laberinto por un intervalo máximo de 4 minutos. El ensayo finalizaba cuando el animal se introducía en la caja meta, momento en el cual las luces blancas y la fuente de sonido   se   apagaban   y   se   volvía   a   encender   la   luz   roja.   Cuando,   transcurridos  4  minutos,   el   animal   no  había encontrado la caja meta, el experimentador lo introducía suavemente en ella a través del agujero correspondiente, apagaba las luces blancas y la fuente de sonido y encendía la luz roja. En cualquiera de los casos anteriores, se dejaba al animal en la caja meta durante 1 minuto. En el tiempo entre ensayos el animal permanecía aislado en una caja idéntica a su alojamiento habitual. 

Veinticuatro horas después del entrenamiento, se evaluó el aprendizaje. Para ello se realizaron dos ensayos: 1) en el primer ensayo,   idéntico a  los  ensayos de  la  sesión de adquisición (prueba con caja,  PCC,  Fig.  1C),  se evaluó  la ejecución de la tarea espacial; en el segundo ensayo, semejante a los ensayos de adquisición pero retirando la caja meta (prueba sin caja, PSC1,  Fig. 1D), se evaluó si el sujeto retenía la ubicación espacial de la caja (indicado por persistencia en la exploración del agujero meta). Puesto que la exposición al laberinto sin caja meta da inicio al proceso de extinción y dado que se pretendía evaluar también dicho proceso, en la misma sesión se llevaron a cabo otras seis pruebas sin caja (PSC2 a PSC7, Fig. 1D). En esta sesión de evaluación y extinción el IEE fue de 5 minutos. 

Roedores estresados

En la primera fase de estudio, las ratas fueron inducidas a instrucciones empleando una herramienta psicológica denominada   Laberinto   de   Barnes,   que   sirve   para   medir   el   aprendizaje   espacial   y   la   memoria.  Se trata de un armazón redondo elevado a 90 centímetros del suelo, en el que se introduce el roedor. “La idea es que el animal busque un refugio oculto que tiene este sistema. Para inducirlo a la exploración, se somete a estímulos que lo hacen sentir vulnerable, como luz y niveles de ruido por encima de los 90 decibeles”, afirma el investigador.

A este proceso se sometieron dos grupos de ratas. Uno, antes de ingresar al laberinto, fue expuesto a periodos largos de estrés (entre 1 y 4 horas). “Esta reacción del organismo la logramos encerrándolas entre tubos de plástico. Allí   solo   podían   respirar   y   mover   sus   patas.   Sabemos   que   se   tensionan,   porque   al   medir   en   su   sangre   la corticosterona, hormona del estrés que se produce tanto en ratas como en humanos, los niveles se elevan: pasan de 80 nanogramos por mililitro, que es lo normal, a 250 ó 300”, agrega Múnera.

Agilidad en el aprendizaje

El Laberinto de Barnes cuenta con 18 orificios situados a su alrededor. Por 17 de ellos el animal puede asomar su cabeza pero no conducen a una vía de escape, tan solo uno cuenta con una “caja de salida”, donde puede refugiarse para no sentir el ruido ni la luz.

Al comienzo de la prueba, las ratas estresadas se demoraron casi cuatro minutos para encontrar el agujero con la 

caja de escape. Aquellas que no lo lograron fueron ayudadas por los investigadores. Esta prueba se repitió ocho veces, con intervalos de cinco minutos. “A esta secuencia  la denominamos sesión de aprendizaje”,  especifica el investigador.

De esta manera, se detectó que con cada repetición disminuía el tiempo que empleaban las ratas en buscar la caja y refugiarse allí. Mientras en la primera secuencia tardaron 240 segundos en encontrarla, en la última emplearon 60 segundos nada más. Adicionalmente, se redujo el número de errores (así se denomina cuando meten la cabeza en los agujeros que no las conducen a la salida); de 15 en promedio bajaron a 5 al final.

Según Múnera, al día siguiente se repitió la sesión con los dos grupos de roedores (los que habían sido estresados y los que no): “Observamos que las ratas recordaban perfectamente cómo salir del laberinto y desalojaron el lugar en menos de un minuto, con menos de cinco errores. Lo que no es claro es si aprendieron realmente dónde quedaba el agujero correcto”.

Para complicarles la prueba, le quitaron la caja al agujero refugio. Así, todos los hoyos de la plataforma quedaron iguales. Luego pusieron a los dos grupos de roedores allí ocho veces más para completar la secuencia de aprendizaje, al tiempo que contaron el número de veces que metían la nariz en cada uno de los huecos.

“Observamos que las ratas que el día anterior no habían sido sometidas a estrés insistían en meter la nariz en el agujero que antes tenía la caja. Esto indica que no olvidaron que estaba ahí el hoyo de salida. Por el contrario, aunque las ratas estresadas aprendieron a salirse del laberinto, cuando les quitamos la caja buscaron la salida por igual en todos los hoyos. Así, quedó claro que los animales estresados no recordaban con claridad la salida, contrario al grupo control, que lo hizo con rapidez”, afirma el investigador.

No todo es negativo

Aunque el estrés prolongado puede generar daños en sistemas y órganos como el cerebro, de este análisis surge algo  positivo.   Según  el   neurofisiólogo,   el   estrés   se   convierte  en  una  herramienta   fundamental   para  modificar experiencias anteriores y aprender rápidamente nuevas.

Cuando los animales adquirieron satisfactoriamente la tarea espacial   fueron sometidos a estrés agudo 24 horas después del entrenamiento y antes de evaluar su capacidad de recordar la tarea aprendida. “Lo que observamos acá es que la extinción de esa memoria o recuerdo es más rápida en los animales estresados que en los animales control. Estos   resultados  muestran  que   el   estrés   sí   interfiere  parcialmente  en   la   evocación  de  memorias  previamente adquiridas, y a la vez las hace mucho más susceptibles de ser modificadas” advierte Múnera.

Pero en este punto el investigador aclara que esto no es malo, pues “el estrés se convierte en una herramienta fundamental para modificar la experiencia anterior y aprender rápido en nuevas circunstancias. Entonces concluimos que el estrés dificulta la adquisición de conocimiento y hace que este sea más volátil, pero también hace que yo pueda cambiar más rápido, lo que significa que genera en el individuo la capacidad de adaptarse en la vida, y eso es fundamental para sobrevivir”, concluye el investigador.