Neurología (English Edition) (2020-09-01)

Motor learning induces plastic changes in Purkinje cell dendritic spines in the rat cerebellum

  • D. González-Tapia,
  • M.M. González-Ramírez,
  • N. Vázquez-Hernández,
  • I. González-Burgos

Journal volume & issue
Vol. 35, no. 7
pp. 451 – 457

Abstract

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Introduction: The paramedian lobule of the cerebellum is involved in learning to correctly perform motor skills through practice. Dendritic spines are dynamic structures that regulate excitatory synaptic stimulation. We studied plastic changes occurring in the dendritic spines of Purkinje cells from the paramedian lobule of rats during motor learning. Methods: Adult male rats were trained over a 6-day period using an acrobatic motor learning paradigm; the density and type of dendritic spines were determined every day during the study period using a modified version of the Golgi method. Results: The learning curve reflected a considerable decrease in the number of errors made by rats as the training period progressed. We observed more dendritic spines on days 2 and 6, particularly more thin spines on days 1, 3, and 6, fewer mushroom spines on day 3, fewer stubby spines on day 1, and more thick spines on days 4 and 6. Conclusion: The initial stage of motor learning may be associated with fast processing of the underlying synaptic information combined with an apparent “silencing” of memory consolidation processes, based on the regulation of the neuronal excitability. Resumen: Introducción: El lóbulo paramediano del cerebelo está involucrado en el desempeño correcto de las habilidades motoras a través de la práctica. Las espinas dendríticas son estructuras dinámicas que regulan la estimulación sináptica excitadora. En este trabajo se estudiaron los posibles cambios plásticos en espinas de células de Purkinje del lóbulo paramediano cerebelar de ratas, durante el aprendizaje motor. Métodos: Se entrenaron a ratas macho adultas durante un período de seis días, en un paradigma de aprendizaje motor acrobático y se cuantificó tanto la densidad como los tipos de espinas dendríticas en cada uno de los seis días de estudio, mediante una modificación al método de Golgi. Resultados: La curva de aprendizaje reflejó una disminución consistente de los errores cometidos en el transcurso de los días de entrenamiento. Así mismo, se observaron más espinas dendríticas en los días 2 y 6 y, en particular, más espinas delgadas en los días 1, 3 y 6, menos espinas en hongo el día 3, menos espinas gordas el día 1 y más espinas anchas los días 4 y 6. Conclusión: El período inicial de aprendizaje motor podría estar asociado con el procesamiento rápido de la información sináptica subyacente y con un aparente «silenciamiento» de los procesos de consolidación mnémica, en una base de regulación de la excitabilidad neuronal.

Keywords